2018-2019学年高二物理 寒假训练05 测定金属的电阻率描绘小灯泡的伏安特性曲线

寒假训练05测定金属的电阻率描绘小灯泡的伏安特性曲线1【2018年长沙雅礼中学高三上学期第二次月考】某同学要测量一段未知材料电阻丝的电阻率，已知电阻丝长度为L，电阻约为20 ，可提供的器材有：A电流表G，内阻Rg120 ，满偏电流Ig3 mAB电流表A，内阻约为0.2 ，量程为00.6 AC螺旋测微器D变阻箱(09999 ，0.5 A)E滑动变阻器R(5 ，1 A)F电池组(3 V，0. 05 )G. 一个开关和导线若干他进行了以下操作：(l)用螺旋测微器测量这段电阻丝的直径，如图所示为螺旋测微器的示数部分，则该次测量测得电阻丝的直径d_mm。(2)把电流表G与电阻箱串联当作电压表用。这块“电压表”最大能测量3 V的电压，则电阻箱的阻值应调为R0。(3)图虚线框中只是他设计的实验电路图的一部分，请将电路图补画完整，并根据设计的电路图进行正确的电路连线。(4)闭合开关，调节滑动变阻器的滑片到某确定位置，电流表G的示数为I1，电流表A的示数为I2，请用测得的物理量和已知量写出计算电阻率的表达式。1【2018年重庆一中高二上学期期中】(1)图1螺旋测微器读数为_mm，图2游标卡尺读数为_mm。(2)选择电流表的量程为0.6 A，则图3中电流表的读数为_ A。(3)某电流表表头内阻Rg为200 ，满偏电流Ig为2 mA，按如图4改装成量程为3 V和15 V的电压表，其中R1。(4)在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，要求加在小灯泡上的电压从零开始变化，滑动变阻器的连接方式应选择(填“(a)”或“(b)”)；图(c)是某个小灯泡的伏安特性曲线，细实线是A点切线，图线中A点对应的灯丝电阻等于；随着电压的增大，灯丝的电阻(填“增大”或“减小”)。2【2018年红河州高三复习统一检测】把电流表改装成电压表的实验中，电流表G的满偏电流Ig为200 A，内阻rg在400600 之间。(1)电路如图所示，利用半偏法测定电流表G的内阻rg，其供选用的器材如下：A滑动变阻器（阻值范围0200 ）B滑动变阻器（阻值范围05000 ）C电阻箱（阻值范围0999 ）D电阻箱（阻值范围099999 ）依据实验要求，R1最好选用_、R2最好选用_。（填入选用器材前面的字母代号）(2)该实验操作的步骤有：A接通S1，调节电阻R1，使电流表G指针偏转到满刻度B接通S2，调节电阻R2，使电流表G指针偏转到满刻度的一半C读出R2的阻值，即认为rg_用此方法测得电流表内阻的测量值与真实值相比_。（填“偏大”或“偏小”或“相等”）(3)由此实验测出电流表内阻rg500 ，现通过串联一个49.5 k的电阻把它改装成为一个电压表，则该电压表的量程为_V；如果用改装后的电压表进行测量（已校准）表头示数如图所示，则测得的电压值是_V。3【2018年湖北省沙市中学高二上学期第二次双周考】一块表头被烧坏的双量程电压表，其内部电路如图甲所示，但测得R12.8 k、R214.8 k是完好的。现用满偏电流和表盘刻度相同的一块新表头G0替代G，已知新表头G0的满偏电流为1 mA，内阻为150 ，且有三个精密定值电阻r150 ，r2100 ，r3150 。若在保留R1、R2的情况下，对电压表进行修复，请完成下列问题：(1)原表头的内阻rg_ ；(2)在图乙虚线框中画出修复后双量程电压表的电路(标出所选用的相应器材符号)_；(3)修复后校准完，连接015 V量程测量时，某次表盘指针偏转如图丙所示，其电压示数应为V。（读到小数点后一位）4【2018年玉溪市华培教育集团期中高二联考】热敏电阻是传感电路中常用的电子元件。现用伏安法研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线(伏安特性曲线是指用电器的电流I与所加电压U的关系在UI坐标中所作出的图线)，要求特性曲线尽可能完整，实验用的原理图如图所示。已知常温下待测热敏电阻的阻值约45 。热敏电阻和温度计插入带塞的保温杯中，杯内有一定量的冷水，其他备用的仪表和器具有：盛有热水的热水杯电源(3 V、内阻可忽略)直流电流表(内阻约1 )直流电压表(内阻约5 k)滑动变阻器(020 )开关、导线若干请在空格内填上适当的内容：(1)往保温杯中加入一些热水，待温度稳定时读出_的值；(2)调节滑动变阻器，快速读出_的值；(3)重复(1)(2)，测量不同_下的数据；(4)绘出各测量温度下热敏电阻的_。5【2018年遵义航天高级中学高三第四次模拟】要测绘一个标有“2.5 V 0.6 W”小灯泡的伏安特性曲线，灯泡两端的电压需要由零逐渐增加，并便于操作。已选用的器材有：A电池组（电动势为3 V，内阻约1 ）B电压表V（量程03 V，内阻RV约为l0 k）C电流表G（量程03 mA，内阻Rgl00 ）D电流表A（量程03 A，内阻约为0.5 ）E定值电阻R30.5 F开关1个、导线若干(1)为了比较准确测量除上述器材中的A、B、F外还应选用_。(填字母代号)(2)实验中所用的滑动变阻器应选下列中的_。(填字母代号)A滑动变阻器(最大阻值20 ，额定电流1 A)B滑动变阻器(最大阻值1750 ，额定电流0.3 A)(3)实验得到小灯泡的伏安特性曲线如图所示。如果将这个小灯泡接到电动势为1.5 V，内阻为5 的电源两端，小灯泡消耗的功率是_W。6【2018年福建省师大附中高二上学期期中】为了描绘一个“12 V 6 W”的小灯泡的伏安特性曲线，提供以下器材：直流电源E：15V，内阻不计电流表A：量程分别为00.6A和03A，内阻约为2 电压表V：量程分别为03 V和015 V，内阻约为2 k滑动变阻器R：最大阻值为20 ，允许通过的最大电流为1 A开关一个；导线若干实验时要求加在灯泡两端的电压可从0V调到12V。(1)根据小灯泡的规格，电流表应选择量程_，电压表应选择量程_；(2)在图甲所示的方框里画出符合本实验要求的电路图，并根据电路图连接图乙所示的实物图；甲乙丙丁(3)某次测量时，电流表指针位置如图丙所示，电流表读数为_A，已知小灯泡的福安特性曲线如图丁所示，则此时小灯泡的实际功率为_W。7【2018年大庆市铁人中学高二上学期期中】某同学在进行扩大电流表量程的实验时，需要知道电流表的满偏电流和内阻。他设计了一个用标准电流表G1来校对待测电流表G2的满偏电流和测定G2内阻的电路，如图所示。已知G1的量程略大于G2的量程，图中R1为滑动变阻器，R2为电阻箱。该同学顺利完成了这个实验。(1)实验过程包含以下步骤，其合理的顺序依次为_(填步骤的字母代号)；A合上开关S2B分别将R1和R2的阻值调至最大C记下R2的最终示数D反复调节R1和R2的阻值，使G1的示数仍为I1，使G2的指针偏转到满刻度的一半，此时R2的示数为rE合上开关S1F调节R1使G2的指针偏转到满刻度，此时G1的示数为I1，记下此时G1的示数(2)仅从实验设计原理上看，用上述方法得到的G2内阻的测量值与真实值相比_(选填“偏大”“偏小”或“相等”)；(3)若要将G2的量程扩大为I，并结合前述实验过程中测量的结果，写出需在G2上并联的分流电阻Rs的表达式，Rs_。8【2018年武邑中学高二上学期第三次月考】在“测定金属的电阻率”的实验中，用螺旋测微器测量金属丝直径，用米尺测出金属丝的长度，金属丝的电阻大约为5 ，先用伏安法测出金属丝的电阻R，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率。为此取来两节新的干电池、开关和若干导线及下列器材：A电压表03 V，内阻10 kB电压表015 V，内阻50 kC电流表00.6 A，内阻0.05 D电流表03 A，内阻0.01 E滑动变阻器，010 F滑动变阻器，0100 (1)要求较准确地测出其阻值，电压表应选_，滑动变阻器应选_。(填序号)(2)实验中某同学的实物接线如图所示，请指出该同学实物接线中的两处明显错误。错误1：_；错误2：_。(3)实验中某组电压表的示数如图A所示，则UV，电流表的示数如图B所示，则IA。(4)若用L表示金属丝的长度，d表示直径，测得电阻为R，请写出计算金属丝电阻率的表达式。9【2018年长春双阳区三中高二期中】某实验小组想描绘标有“12 V 6 W”的小灯泡的伏安特性曲线，实验室中只提供了下列器材：A安培表A1量程(00.5 A，r10.5 )B安培表A2量程(00.6 A，r20.3 )C电阻箱R(0999.9 )D滑动变阻器R1(010 ，5 A)E电源电动势15 V；内阻不计；开关一个，导线若干为了减小描绘小灯泡在012 V电压下的伏安特性曲线的误差，要求电表的读数既要不超过表盘的最大刻度，又要求读数最大值达到满刻度的一半以上，请你完成以下项目：(1)设计一个满足要求的实验电路图，画在如图虚线框内。(2)若安培表A1的读数为I1，其内阻为r1，安培表A2的读数为I2，电阻箱的阻值为R，写出灯泡电阻RL的表达式RL。测量值真实值(填“大于”“小于”或“等于”)。(3)该同学描绘出的IU图象应是下图中的。寒假训练05测定金属的电阻率描绘小灯泡的伏安特性曲线1【答案】(1)0.2640.267 (2)880 (3)如图所示 (4) d2(RE+RD)4L(I2-I1)【解析】(1)螺旋测微器的读数为：0+0.0126.5mm=0.265mm；(2)根据欧姆定律得，R0=UmaxImax-Rg=(3310-3-120)=880；(3)电流表采取外接法测量误差较小，因为改装后的电压表测量的是电阻丝的准确电压，用电流表的电流减去电流表G的电流为通过电阻丝的准确电流若限流，电压表变化范围约在2.4V-3V之间，误差较大所以采用滑动变阻器分压式接法误差较小，电路图如图；(4)根据欧姆定律得，Rx=I1(Rg+R0)I2-I1，根据电阻定律得，Rx=1【答案】(1)0.900 14.50 (2)0.35 (3)1300 (4)(a) 10 增大【解析】(1)图1螺旋测微器读数为：0.5mm+0.01mm40.0=0.900mm，图2游标卡尺读数为：1.4cm+0.05mm10=14.50mm。(2)选择电流表的量程为0.6A，最小刻度为0.02A，则图3中电流表的读数为0.35A。(3)表头满刻度电压值为Ug=IgRg=200210-3V=0.4V，量程为3V时，要串联的电阻R1为：R1=U1-UgIg=3-0.4210-3=1300；(4)要使加在小灯泡上的电压从零开始变化，滑动变阻器应选择分压电路，则连接方式应选择 (a)；图(c)小灯泡的伏安特性曲线中A点对应的灯丝电阻等于R=UI=20.2=10；因I-U图像的斜率等于电阻的倒数，则随着电压的增大，图像的斜率减小，则灯丝的电阻增大。2【答案】(1)D C (2)R2偏小 (3)10 6.0【解析】(1)根据“半偏法”的实验原理可知，为使干路电流保持不变，应使电阻箱的阻值越大越好，所以R1应选择电阻箱D；根据实验原理可知，电阻箱R2应选择与待测电流表内阻接近且略大一点的电阻箱C；(2)半偏法测电阻先只闭合S1，达到电流表满偏，再并联电阻箱电流表半偏，则电阻箱的阻值R2等于电流表内阻rg；(3)根据串并联规律可知，当闭合S2后，电阻箱与电流表的并联电阻会变小，所以干路电流应增大，导致当电流表的示数半偏时通过电阻箱的电流应大于电流表的示数，再根据欧姆定律可知电阻箱的电阻应小于电流表内阻，所以测量值偏小；(4)根据表头串联电阻分压得，改装的电压表量程应为：UV=Ig(rg+R串)=20010-6(500+49500)=10V；因改装后的电压表量程为10V，所以电压表的读数为：U=10200120=6.0V。3【答案】(1)200 (3)9.3 (2)如图所示【解析】(1)由图示电路图可知，电压表量程：Ig（rg+R1）=3V，Ig（rg+R2）=15V，由以上两式解得：rg=200。(2)修复电压表，表头满偏电流为，Ig=1mA，电阻应为：rg=200，需要的实验器材为：G0、r1即将G0、r1串联在电路中使用，即可得到200的内阻；电路图如图所示。(3)由题意可知，电表的量程缩小到10V，由比值可知，1015=6.2U，解得：U=9.3V。4【答案】(1)温度计 (2)电流表和电压表 (3)温度 (4)伏安特性曲线【解析】由题意可知，本实验是研究热敏电阻在不同温度下的伏安特性曲线，故应测出温度及电流电压值；并多次实验；故实验的步骤应为：(1)往保温杯中加入一些热手，待温度稳定时读出温度计的值；(2)调节滑动变阻器，快速读出电流表和电压表的值；(3)重复以上步骤，测出不同温度下数据；(4)绘出不同温度下热敏电阻的伏安特性曲线。5【答案】(1)CE (2)A (3)0.1【解析】(1)灯泡的额定电流为：I=PU=0.62.5A=0.24A，电流表A（量程0-3A，内阻约为0.5）的量程太大，因此需要将电流计电流表G（量程0-3mA，内阻Rg=l00）与定值电阻R3进行扩程，扩程后的量程为：I=Ig+RgIgR3=0.603A可以满足需求，因此还应选用C、E。(2)因实验中采用分压接法，故滑动变阻器应选择小电阻，故选A。(3)在图中作出电源的伏安特性曲线，如图所示。交点为灯泡的工作点，由图可知，电流为0.1A；电压为1.0V；则灯泡的功率P=UI=10.1=0.1W。6【答案】(1)00.6 A 015 V (2)如图所示(3)0.40 2.40【解析】(1)小灯泡的规格是“12V、6W”，灯泡的额定电压Ue=12V，灯泡的额定电流Ie=PeUe=612A=0.5A；所以电流表应选择量程00.6 A，电压表应选择量程015 V。(2) 实验时要求加在灯泡两端的电压可从0V调到12V，则滑动变阻器采用分压式接法；灯泡正常发光时的电阻RL=UeIe=120.5=24，灯泡电阻远小于电压表内阻，测量电路采用电流表的外接法；电路如图，实物连接如图。(3)电流表的分度值是0.02A，电流表指针位置如图所示，电流表读数为0.40A；由灯泡的伏安特性曲线知，灯泡此时的电压为6.0V，此时小灯泡的实际功率P=UI=6.00.40W=2.4W7【答案】(1)BEFADC (2)相等 (3)I1rI-I1【解析】（1）先把各电阻调到最大值，再把标准电流表单独较准与电表串联得到最大电流值，再用半偏法测其内阻，由此得顺序为BEFADC。（2）调节R1、R2，电流达到半偏时，两并联支路电阻相等。（3）扩大量程要并联电阻分流，并联的电阻为：RsUgI-Ig=I1rI-I1。8【答案】(1)A E (2)错误1：导线连接在滑动变阻器的滑片上错误2：采用了电流表内接法 (3)2.10 0.40 (4)Rd24L【解析】（1）两节干电池电动势共为3V，为减小读数误差，选小量程电压表，故选A；滑动变阻器的特点是：电阻大的调节精度低，电阻变化快，操作不方便，故选小电阻的，即选E；（2）在连接的电路中的两处错误是：导线连接在滑动变阻器的滑片上了；采用了电流表内接法，电压表的 “+3”接线柱应该接在电键的左接线柱上（3）电压表的示数U=2.10V ，电流表的示数I=040A。（4）由欧姆定律可知，待测金属丝电阻R=UI，由电阻定律可知，R=LS=L(d2)2，则金属丝电阻率=Rd24L。9【答案】(1)如图所示 (2) UI1=I2RI1-r1-R等于 (3)B【解析】（1）由题意可知，本实验测应采用滑动变阻器的分压接法；题目没有给出电压表，故只能采用电流表，而电表的读数既要不超过表盘的最大刻度，又要求读数最大值达到满刻度的一半以上；且题目中没有给出定值电阻，故只能采用电流表串接的方式，故将灯泡与A1串联后再由R并联，然后与A2串联；如图所示。（2）灯泡两端的电压等于并联部分的电压减去电流表两端的电压；由欧姆定律可知：U=(I2-I1)R-I1r1；灯泡中电流为I1，则可知，电阻RL=UI1=I2RI1-r1-R；故于电流表内阻已知，实验中考虑到了电流表内阻，故本实验没有系统误差，故测量值等于真实值。（3）I-U图象中图象的斜率表示电阻的倒数，而灯泡电阻随温度的增大而增大，所以正确的图象应为B。11