2020_2021学年高中物理寒假作业4与欧姆定律有关的实验含解析20210227116.docx

1、与欧姆定律有关的实验1某小组利用图(a)所示的电路，研究硅二极管在恒定电流条件下的正向电压U与温度t的关系，图中V1和V2为理想电压表；R为滑动变阻器，R0为定值电阻(阻值100 )；S为开关，E为电源实验中二极管置于控温炉内，控温炉内的温度t由温度计(图中未画出)测出。图(b)是该小组在恒定电流为50.0 A时得到的某硅二极管Ut关系曲线回答下列问题：(1)实验中，为保证流过二极管的电流为50.0 A，应调节滑动变阻器R，使电压表V1的示数为U1_mV；根据图(b)可知，当控温炉内的温度t升高时，硅二极管正向电阻_(填“变大”或“变小”)，电压表V1示数_(填“增大”或“减小”)，此时应将R

2、的滑片向_(填“A”或“B”)端移动，以使V1示数仍为U1。(2)由图(b)可以看出U与t成线性关系硅二极管可以作为测温传感器，该硅二极管的测温灵敏度为|_103 V/(保留2位有效数字)。【答案】(1)5.00变小增大B(2)2.8【解析】(1)实验中硅二极管与定值电阻R0串联，由欧姆定律可知，定值电阻两端电压U1IR050.0 A100 5.00 mV；由图(b)可知，当控温炉内温度升高时，硅二极管两端电压减小，又图(b)对应的电流恒为50.0 A，可知硅二极管的正向电阻变小，由“串反”规律可知，定值电阻R0两端电压增大，即电压表V1示数增大，应增大滑动变阻器接入电路的阻值以减小电路中的电

3、流，从而使电压表V1示数保持不变，故应将R的滑片向B端移动。(2)由图(b)可知 V/2.8103 V/。2某同学要将一量程为250 A的微安表改装为量程为20 mA的电流表。该同学测得微安表内阻为1200 ，经计算后将一阻值为R的电阻与微安表连接，进行改装。然后利用一标准毫安表，根据图（a）所示电路对改装后的电表进行检测（虚线框内是改装后的电表）。(1)根据图（a）和题给条件，将（b）中的实物连接。(2)当标准毫安表的示数为16.0 mA时，微安表的指针位置如图（c）所示，由此可以推测出改装的电表量程不是预期值，而是。（填正确答案标号）A18 mA B21 mA C25 mA D28 mA(

4、3)产生上述问题的原因可能是。（填正确答案标号）A微安表内阻测量错误，实际内阻大于1200 B微安表内阻测量错误，实际内阻小于1200 CR值计算错误，接入的电阻偏小DR值计算错误，接入的电阻偏大(3)要达到预期目的，无论测得的内阻值是否正确，都不必重新测量，只需要将阻值为R的电阻换为一个阻值为kR的电阻即可，其中k。【答案】(1)如图所示 (2)C (3)AC (4)【解析】(1)电表改装时，微安表应与定值电阻R并联接入虚线框内，则实物电路连接如图所示。(2)由标准毫安表与该装表的读数可知，改装后的电流表，实际量程被扩大的倍数为：倍。故当原微安表表盘达到满偏时，实际量程为2501031002

5、5 mA，故本小题选C。(3)根据IgRg(IIg)R，得，改装后的量程偏大的原因可能是，原微安表内阻测量值偏小，即电表实际内阻Rg真实值，大于1200 ；或者因为定值电阻R的计算有误，计算值偏大，实际接入定值电阻R阻值偏小，故本小题选A、C。(4)由于接入电阻R时，改装后的表实际量程为25 mA，故满足IgRg(25Ig)R；要想达到预期目的，即将微安表改装为量程为20 mA电流表，应满足IgRg(20Ig)kR，其中Ig250 A0.25 mA，联立解得：k1.25或k。1某同学为了测量一均匀金属圆柱体的电阻率，完成下列步骤：(1)用游标卡尺测量其长度，如图甲所示，其长度为_mm。(2)用

6、螺旋测微器测量其直径，为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应旋紧图乙中的部件_(填“A ”“B”“C”或“ D”)，从图乙中可知其直径为_mm。(3)若用伏安法测得流经圆柱体的电流为I，圆柱体两端的电压为U。圆柱体的直径和长度分别用D和L表示，则该圆柱体的电阻率_(用I、U、D和L表示)。2如图甲所示为某次测量时电压表的刻度盘的情形，若当时使用的是该表03 V的量程，那么电压表读数为_V；若当时使用的是该表015 V的量程，那么电压表读数应为_V。如图乙所示的电阻箱的读数为_。3电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表电流的两倍某同学利用这一事实测量电压表的内阻(半偏法)，实验室提供的器材如

7、下：待测电压表V(量程3 V，内阻约为3 000 )，电阻箱R0(最大阻值为99 999.9 )，滑动变阻器R1(最大阻值100 ，额定电流2 A)，电源E(电动势6 V，内阻不计)，开关两个，导线若干。(1)虚线框内为该同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分，将电路图补充完整。(2)根据设计的电路，写出实验步骤：_。(3)将这种方法测出的电压表内阻记为RV，与电压表内阻的真实值RV相比，RV_RV(填“”“”或“”)，主要理由是_。4某同学为了测定一只电阻的阻值，采用了如下方法：(1)用多用电表粗测：多用电表电阻挡有4个倍率，分别为1k、100、10、1.该同学选择“100”挡，用正确的操

8、作步骤测量时，发现指针偏转角度太大(指针位置如图中虚线所示)为了较准确地进行测量，请你补充完整下列依次应该进行的主要操作步骤：A_；B两表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指在0 处；C重新测量并读数，某时刻刻度盘上的指针位置如图中实线所示，测量结果是_。(2)该同学用伏安法继续测定这只电阻的阻值，除被测电阻外，还有如下实验仪器：A直流电源(电动势3 V，内阻不计)B电压表V1 (量程05 V，内阻约为5 k)C电压表V2 (量程015 V，内阻约为25 k)D电流表A1(量程025 mA，内阻约为1 )E电流表A2(量程0250 mA，内阻约为0.1 )F滑动变阻器一只，阻值020 G开关一只

9、，导线若干在上述仪器中，电压表应选择_(选填“V1”或“V2”)，电流表应选择_(选填“A1”或“A2”)。请在线框内画出电路原理图(电表用题中所给的符号表示)。5电流表A1的量程为0200 A，内阻约为500 ，现要测其内阻，除若干开关、导线之外还有器材如下：电流表A2：与A1规格相同滑动变阻器R1：阻值020 电阻箱R2：阻值09 999 保护电阻R3：阻值约为3 k电源：电动势E约1.5 V，内阻r约2 (1)如图所示，某同学想用替代法测量电流表内阻，他设计了部分测量电路，在此基础上请你将滑动变阻器接入电路中，使实验可以完成。(2)电路补充完整后，请你完善以下测量电流表A1内阻的实验步骤

10、。a先将滑动变阻器R1的滑动端移到使电路安全的位置，再把电阻箱R2的阻值调到_(填“最大”或“最小”)。b闭合开关S1、S，调节滑动变阻器R1滑片，使两电流表的指针在满偏附近，记录电流表A2的示数I。c断开S1，保持S闭合、R1不变，再闭合S2，调节电阻箱R2，使电流表A2的示数_，读出此时电阻箱的示数R2，则电流表A1的内阻r1_。6一只小灯泡标有“3 V，0.6 W”字样，现用下面给出的器材测量该小灯泡正常发光时的电阻：电源(电动势为12 V、内阻为1 )，最大阻值为5 的滑动变阻器，电流表(内阻为1 )，电压表(内阻为10 k)，开关一个，导线若干。(1)在设计电路的过程中，为了尽量减小

11、实验误差，电流表应采用_(选填“内接”或“外接”)法，滑动变阻器应采用_(选填“分压式”或“限流式”)接法。(2)在线框内画出你所设计的实验电路图(尽量减小实验误差)。7某同学为了测量一节电池的电动势和内阻，从实验室找到以下器材：一个满偏电流为100 A、内阻为2 500 的表头，一个开关，两个电阻箱(0999.9 )和若干导线。(1)由于表头量程偏小，该同学首先需将表头改装成量程为050 mA的电流表，则应将表头与电阻箱_(选填“串联”或“并联”)，并将该电阻箱阻值调为_。(2)接着该同学用改装的电流表对电池的电动势及内阻进行测量，实验电路如图甲所示，通过改变电阻R测相应的电流I，且做相关计

12、算后一并记录如表。根据表中数据，图乙中已描绘出四个点，请将第5、6两组数据也描绘在图中，并画出IRI图线。根据图线可得电池的电动势E是_V，内阻r是_。8某同学测定电源电动势和内阻，所使用的器材有：待测干电池一节(内阻很小)、电流表A(量程0.6 A，内阻RA小于1 )、电流表A1(量程0.6 A，内阻未知)、电阻箱R1(099.99 )、滑动变阻器R2(010 )、单刀双掷开关S、单刀单掷开关K各一个，导线若干。(1)该同学按图甲所示电路连接进行实验操作。请补全与图甲对应的电路图。(2)测电流表A的内阻：闭合开关K，将开关S与C接通，通过调节电阻箱R1和滑动变阻器R2，读取电流表A的示数为0

13、.20 A、电流表A1的示数为0.60 A、电阻箱R1的示数为0.10 ，则电流表A的内阻RA_。(3)测电源的电动势和内阻：断开开关K，调节电阻箱R1，将开关S接_(填“C”或“D”)，记录电阻箱R1的阻值和电流表A的示数；断开开关K，开关S所接位置不变，多次调节电阻箱R1重新实验，并记录多组电阻箱R1的阻值R和电流表A的示数I。(4)数据处理：图乙是由实验数据绘出的R图象，由此求出干电池的电动势E_V、内阻r_。(计算结果保留二位有效数字)(5)如果电流表A的电阻未知，本实验_ (填“能”或“不能”)测出该电源的电动势。1【答案】(1)42.35 (2)B 0.410 (3)【解析】(1)

14、用游标卡尺测量其长度为：4.2 cm0.05 mm74.235 cm42.35 mm。(2)用螺旋测微器测量其直径为防止读数时测微螺杆发生转动，读数前应旋紧图乙中的部件B；从图乙中可知其直径为：0.01 mm41.00.410 mm。(3)若用伏安法测得流经圆柱体的电流为I，圆柱体两端的电压为U，则R，由电阻定律R，联立可得圆柱体的电阻率。2【答案】1.15(1.141.16均可)5.7(5.65.8均可)84 580.2【解析】电压表03 V量程对应的分度值是0.1 V，读数时要估读到分度值的下一位，所以读数为1.15 V(由于最后一位是估读的，有偶然误差，读成1.141.16 V都算正确)

15、。电压表015 V量程对应的分度值为0.5 V，只要求读到0.1 V这一位，所以读数为5.7 V(5.65.8 V都算正确)。图乙中的电阻箱有6个旋钮，每个旋钮上方都标有倍率，将每个旋钮上指针所指的数值(都为整数)乘各自的倍率，从最高位依次往下读，即可得到电阻箱的读数为84 580.2 。3【答案】见解析【解析】(1)因滑动变阻器阻值较小，所以选择滑动变阻器的分压接法实验电路图如图所示。(2)移动滑动变阻器的滑片，以保证通电后电压表所在支路分压最小；闭合开关S1、S2，调节R1，使电压表的指针满偏；保持滑动变阻器滑片的位置不变，断开S2，调节电阻箱R0，使电压表的指针半偏；读取电阻箱所示的电阻

16、值，此即为测得的电压表内阻。(3)断开S2，调节电阻箱使电压表成半偏状态，电压表所在支路总电阻增大，分得的电压也增大；此时R0两端的电压大于电压表的半偏电压，故RVRV(其他合理说法也可以)。4【答案】(1)换用“10”挡120 (2)V1A1图见解析【解析】(1)指针偏转角度太大，说明选择的倍率偏大，因此应选用较小的倍率，将“100”挡换为“10”挡；欧姆表的读数为指针所指的欧姆数乘倍率，即电阻为1210 120 。(2) 由于电源电动势只有3 V，所以电压表选择量程为05 V的电压表V1；因电路中的最大电流约为Im25 mA，所以电流表选用量程为025 mA的电流表A1；由于滑动变阻器的最

17、大阻值小于待测电阻的阻值，所以控制电路应选用分压式接法；因待测电阻的阻值远大于电流表内阻，应选用电流表内接法，电路原理图如图所示。5【答案】(1)见解析图(2)a.最大c再次为I(或仍为I)R2【解析】(1)滑动变阻器的阻值远小于待测电流表内阻，因此必须采用分压接法，电路图如图所示。(2)a.实验前R2应该调节到最大，以保证电表安全；c.替代法最简单的操作是让A2示数不变，则可直接从R2的读数得到电流表的内阻值。6【答案】(1)外接分压式(2)图见解析【解析】(1)因小灯泡正常工作时的电阻约为Rx15 ，而电流表、电压表的内阻分别为1 和10 k，满足RVRx，电流表应采用外接法；实验中因小灯

18、泡两端的电压只需3 V，而电源电动势为12 V，所以滑动变阻器应采用分压式接法。(3) 实验电路图如图所示。7【答案】(1)并联5.0(2)如图所示1.532.0【解析】(1)电表改装为大量程的电流表需并联一个电阻，由并联知识可知，R(50103100106)1001062 500，解得R5.0 。(2)描点连线后由图线纵轴截距得到电池的电动势为 1.53 V，由图线斜率求得的电阻值减去改装后的电流表阻值可得到电池内阻为2.0 。8【答案】(1)见解析图 (2)0.20 (3)D (4)1.5 0.25 (5)能【解析】(1)由实物图连接原理图，如图所示。(2)根据串并联电路的规律可知，流过电阻箱R1的电流I(0.600.20)A0.40A；电压U0.100.40V0.040V，则电流表内阻为：。(3)S接D，否则外电路短路。(4)根据(3)中步骤和闭合电路欧姆定律可知EI(RRAr)，变形可得：，根据图象可知:，解得E1.5V，r0.25。(5)由可知：当电流表内阻未知时，能测出电动势，但不能测出内电阻。