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- 2021-05-24 发布
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一、选择题(每小题7分,共14分)
1.一同学将变阻器与一只“6 V 6~8 W”规格的小灯泡L及开关S串联后接在6 V的电源E上,当S闭合时,发现灯泡发光.按如图所示的接法,当滑片P向右滑动时,灯泡将( B )
A.变暗 B.变亮
C.亮度不变 D.可能烧坏灯泡
解析:由题图可知,变阻器接入电路的是PB段的电阻丝,由于灯泡的额定电压等于电源电压,所以不可能烧坏灯泡.当滑片P向右滑动时,接入电路中的电阻丝变短,电阻减小,灯泡变亮,B选项正确.
2.(多选)滑动变阻器的原理如图所示,则下列说法中正确的是( AD )
A.若将a、c两端连在电路中,则当滑片OP向右滑动时,变阻器接入电路中的阻值增大
B.若将a、d两端连在电路中,则当滑片OP向右滑动时,变阻器的阻值减小
C.将滑动变阻器以限流式接法接入电路时,必须连入3个接线柱
D.将滑动变阻器以分压式接法接入电路时,必须连入3个接线柱
解析:若将a、c两端连在电路中,aP部分将连入电路,则当滑片OP向右滑动时,该部分的导线长度变长,变阻器接入电路中的阻值将增大,A正确.若将a、d两端连在电路中,也是将aP部分连入电路,则当滑片OP向右滑动时,该部分的导线长度变长,变阻器接入电路中的阻值将增大,B错误.A、B两个选项中均为限流式接法,可见在限流式接法中,a、b两个接线柱中任意选一个,c、d两个接线柱中任意选一个,接入电路即可,C错误.在滑动变阻器的分压式接法中,a、b两个接线柱必须接入电路,c、d两个接线柱中任意选一个,接入电路即可,D正确.
二、非选择题(共86分)
3.(16分)在“测定金属的电阻率”的实验中,
(1)某同学用螺旋测微器测金属丝直径时,测得结果如图甲所示,则该金属丝的直径为__2.935__mm.
(2)用量程为3 V的电压表和量程为0.6 A的电流表测金属丝的电压和电流时读数如图乙、丙所示,则电压表的读数为__2.60__V,电流表的读数为__0.52__A.
(3)用米尺测量金属丝的长度L=0.810 m.利用以上测量数据,可得这种材料的电阻率为__4.2×10-5__Ω·m(保留两位有效数字).
解析:(1)螺旋测微器的读数为:d=2.5 mm+43.5×0.01 mm=2.935 mm.
(2)因电压表的每小格读数为0.1 V,所以应估读到0.01 V,所以电压表的读数为:U=2.60 V;同理,电流表的每小格读数为0.02 A
,应估读到0.01 A,所以电流表的读数为:I=0.52 A.
(3)根据R=ρ得:ρ==
代入数据得:ρ≈4.2×10-5 Ω·m.
4.(16分)(1)如图甲所示的三把游标卡尺,它们的游标卡尺从上至下分别为9 mm长10等分、19 mm长20等分、49 mm长50等分,它们的读数依次为__17.7__ mm,__23.85__ mm,__3.18__ mm.
(2)使用螺旋测微器测量金属丝的直径,示数如图乙所示,则金属丝的直径是__2.150__ mm.
(3)①如图丙A使用0.6 A量程时,对应刻度盘上每一小格代表__0.02__ A,图中表针示数是__0.44__ A;当使用3 A量程时,对应刻度盘上每一小格代表__0.1__ A,图中表针示数为__2.20__ A.
②图丙B使用较小量程时,每小格表示__0.1__ V,图中表针的示数为__1.70__ V.若使用的是较大量程,则这时表盘刻度每小格表示__0.5__ V,图中表针示数为__8.50__ V.
(4)旋钮式电阻箱如图丁所示,电流从接线柱A流入,从B流出,则接入电路的电阻为__1_987__ Ω.今欲将接入电路的电阻改为2 087 Ω,最简单的操作方法是__将“×1_k”旋钮调到2,再将“×100”旋钮调到0__.若用两个这样的电阻箱,即可得到的电阻值范围为__0~19_998_Ω__.
解析:(1)图A读数:整毫米是17,不足1毫米数是7×0.1 mm=0.7 mm,最后结果是17 mm+0.7 mm=17.7 mm.
图B读数:整毫米是23,不足1毫米数是17×0.05 mm=0.85 mm,最后结果是23 mm+0.85 mm=23.85 mm.
图C读数:整毫米是3,不足1毫米数是9×0.02 mm=0.18 mm,最后结果是3 mm+0.18 mm=3.18 mm.
(2)固定刻度示数为2.0 mm,不足半毫米的从可动刻度上读,其示数为15.0,最后的读数:2.0 mm+15.0×0.01 mm=2.150 mm.
(3)①电流表使用0.6 A量程时,刻度盘上的每一小格为0.02 A,表针示数为0.44 A;当使用3 A量程时,每一小格为0.1 A,表针示数为2.20 A.
②电压表使用3 V量程时,每小格表示0.1 V,表针示数为1.70 V;使用15 V量程时,每小格表示0.5 V,表针示数为8.50 V.
(4)电阻为1 987 Ω.最简单的操作方法是将“×1 k”旋钮调到2,再将“×100”旋钮调到0.每个电阻箱的最大阻值是9 999 Ω,用这样的两个电阻箱串联可得到的最大电阻是2×9 999 Ω=19 998
Ω.故用两个这样的电阻箱,可得到的电阻值范围为0~19 998 Ω.
5.(14分)要测量某种合金的电阻率.
(1)若合金丝长度为L,直径为D,阻值为R,则其电阻率ρ= .用螺旋测微器测合金丝的直径如图甲所示,读数为__0.650__ mm.
(2)图乙是测量合金丝阻值的原理图,S2是单刀双掷开关.根据原理图在图丙中将实物连线补充完整.
(3)闭合S1,当S2处于位置a时,电压表和电流表的示数分别为U1=1.35 V,I1=0.30 A;当S2处于位置b时,电压表和电流表的示数分别为U2=0.92 V,I2=0.32 A.根据以上测量数据判断,当S2处于位置__b__(选填“a”或“b”)时,测量相对准确,测量值Rx=__2.9__Ω.(结果保留两位有效数字)
答案:(2)如图所示
解析:(1)金属丝电阻:R=ρ=ρ,则电阻率:ρ=.由图示螺旋测微器可知,其示数为:0.5 mm+15.0×0.01 mm=0.650 mm.
(3)根据==0.32,而==0.06,可知>,电流表分压较大,因此必须电流表外接法,即S2处于位置b,根据欧姆定律,则有:Rx= Ω≈2.9 Ω.
6.(14分)在“测定金属的电阻率”的实验中,待测金属丝的电阻Rx约为5 Ω,实验室备有下列实验器材:
A.电压表V1(量程0~3 V,内阻约为15 kΩ);
B.电压表V2(量程0~15 V,内阻约为75 kΩ);
C.电流表A1(量程0~3 A,内阻约为0.2 Ω);
D.电流表A2(量程0~0.6 A,内阻约为1 Ω);
E.变阻器R1(0~100 Ω,0.6 A);
F.变阻器R2(0~2 000 Ω,0.1 A);
G.电池组E(电动势为3 V);
H.开关S,导线若干.
(1)为减小实验误差,应选用的实验器材有__ADEGH__(填器材前面的序号).
(2)为减小实验误差,应选用如图1中__乙__(选填“甲”或“乙”)为该实验的电路原理图,并按所选择的电路原理图把如图2中的实物图用线连接起来.
图1
图2
(3)若用毫米刻度尺测得金属丝长度为60.00 cm,用螺旋测微器测得金属丝的直径及两电表的示数如图3所示,则金属丝的直径为__0.637(0.636~0.638均可)__ mm,电阻值为__2.4__ Ω.
图3
解析:(1)由于电源的电动势为3 V,所以电压表应选A;被测电阻约为5 Ω,电路中的最大电流约为I== A=0.6 A,电流表应选D;根据变阻器允许通过的最大电流可知,变阻器应选E;还要选用电池和开关,导线若干.故应选用的实验器材有A、D、E、G、H.
(2)由于>,应采用电流表外接法,应选图乙所示电路,实物连接如图所示.
(3)从螺旋测微器可以读出金属丝的直径为0.637 mm,从电压表可以读出电阻两端电压为1.20 V,从电流表可以读出流过电阻的电流为0.50 A,被测金属丝的阻值为
Rx== Ω=2.4 Ω.
7.(12分)欲测量一个电流表的内阻,根据以下要求来选择器材并设计电路:
a.无论怎样调节变阻器,电流表都不会超量程;
b.有尽可能高的测量精度,并能测得多组数据.
现备有如下器材:
A.待测电流表A1(量程3 mA,内阻约为50 Ω)
B.电压表V(量程3 V,内阻未知)
C.电流表A2(量程15 mA,内阻为10 Ω)
D.保护电阻R=120 Ω
E.直流电源E(电动势2 V,内阻忽略不计)
F.滑动变阻器(总阻值10 Ω,额定电流0.5 A)
G.开关一个,导线若干
(1)在以上提供的器材中,除A、E、F、G以外,还应选择__C__、__D__(选填字母代号).
(2)请画出符合要求的实验电路图.
答案:
解析:根据题中给出的备用器材,应选择伏安法测量电流表的内阻,由于给出电压表量程过大,故应选择内阻已知的电流表A2作为电压表,选择保护电阻R与并联的两个电流表串联,由于电流表两端电压最大只有0.15 V,滑动变阻器最大电阻只有10 Ω,并且要求尽可能高的测量精度,并能测得多组数据,所以选择分压电路,电路图如答案图所示.
8.(14分)某实验小组在“测定金属电阻率”的实验过程中,正确操作获得金属丝的直径以及电流表、电压表的读数如图所示,则它们的读数值依次是__0.999(0.998~1.000均可)__mm、__0.42__A、__2.25(2.24~2.26均可)__V.
已知实验中所用的滑动变阻器阻值范围为0~5 Ω,电流表内阻约几欧,电压表内阻约20 kΩ,电源电动势E=6 V,内阻很小,则以下电路图中__A__(选填电路图下方的字母代号)电路为本次实验测电阻Rx应当采用的最佳电路,但用此最佳电路测量的结果仍然会比真实值偏__小__.
若已知实验所用的电流表内阻的准确值RA,那么准确测量金属丝电阻Rx的最佳电路应为__内接法__(选填“内接法”或“外接法”)电路,此时测得电流为I、电压为U,则金属丝电阻Rx= -RA (用题中字母代号表示).
解析:螺旋测微器的读数为:d=0.5 mm+49.9×0.01 mm=0.999 mm;电流表的读数为:I=0.42 A;电压表的读数为:U=2.25 V;根据题意,因电源不宜在长时间、大功率状况下使用,故滑动变阻器不能用分压式,应用限流式,又待测电阻阻值远小于电压表内阻,故电流表应用外接法,故电路图A为应当采用的最佳电路,根据欧姆定律R=知,由于电压表的分流作用而使得R测量值偏小,若已知实验所用的电流表内阻的准确值RA,则应用电流表内接法.最终测得金属丝电阻为:Rx=-RA.
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