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1、課時(shí)作業(yè)(三十三) [第33講 電學(xué)實(shí)驗(yàn)(一)]
1.如圖K33-1所示是一個(gè)小燈泡的電流隨小燈泡兩端電壓變化的關(guān)系圖,根據(jù)小燈泡的伏安特性曲線可判定下列說法中正確的是( )
圖K33-1
A.小燈泡的電阻隨著所加電壓的增大而減小
B.小燈泡燈絲的電阻率隨著燈絲溫度的升高而減小
C.歐姆定律對(duì)小燈泡不適用
D.如果把三個(gè)這種相同的燈泡串聯(lián)后接到電壓恒為12 V的電源上,則流過每個(gè)小燈泡的電流為0.4 A
2.在”測(cè)定金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)進(jìn)行了如下測(cè)量:
(1)用毫米刻度尺測(cè)量接入電路中的被測(cè)金屬絲的有效長(zhǎng)度,測(cè)量3次,求出其平均值l,其中一次測(cè)量結(jié)果如
2、圖K33-2甲所示,金屬絲的另一端與刻度尺的零刻線對(duì)齊,圖中讀數(shù)為________cm.用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲的直徑,選不同的位置測(cè)量3次,求出其平均值d, 其中一次測(cè)量結(jié)果如圖K33-2乙所示,圖中讀數(shù)為________mm.
圖K33-2
(2)采用如圖K33-3所示的電路測(cè)量金屬絲的電阻,電阻的測(cè)量值比真實(shí)值________(選填“偏大”或“偏小”).
圖K33-3 圖K33-4
(3)請(qǐng)你根據(jù)圖K33-3所示的電路圖在圖K33-4中進(jìn)行實(shí)物連線.(電流表選0.6 A量程,電壓表選3 V量程)
3.2020·巢湖一檢LED發(fā)光二極管具有體積小、亮度高、能
3、耗低、壽命長(zhǎng)等諸多優(yōu)點(diǎn),被人們譽(yù)為是本世紀(jì)的新型光源,已廣泛應(yīng)用于電腦、手機(jī)等電子產(chǎn)品中.有一種LED手燈就是用幾個(gè)發(fā)光二極管并聯(lián)后作為光源使用的,其發(fā)光效率很高.它在正常工作時(shí),正向電壓約2.8 V,電流在10 mA左右.現(xiàn)取這樣一只發(fā)光二極管(電路符號(hào)可用————表示),要測(cè)量它的伏安特性,提供有下列實(shí)驗(yàn)器材:
電源E(電動(dòng)勢(shì)為4 V,內(nèi)阻約為2 Ω);
滑動(dòng)變阻器R0(阻值0~2 Ω);
電流表A1(量程15 mA,內(nèi)阻約為10 Ω);
電流表A2(量程0.6 A,內(nèi)阻約為5 Ω);
電壓表V1 (量程3 V,內(nèi)阻約為1 kΩ);
電壓表V2(量程15 V,內(nèi)阻約為1 kΩ)
4、;
開關(guān)及導(dǎo)線若干.
則電流表應(yīng)選________,電壓表應(yīng)選________,請(qǐng)?jiān)谔摽蛑挟嫵鲭娐穲D.
4.2020·淮南一模某同學(xué)對(duì)電阻絲的電阻與哪些因素有關(guān)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究,他對(duì)鎳鉻絲做了有關(guān)測(cè)量,數(shù)據(jù)如下表所示.
編
號(hào)
金屬絲直
徑D/mm
金屬絲直徑的
二次方D2/mm2
金屬絲長(zhǎng)
度L/cm
電阻R/Ω
1
0.280
0.078 4
100.00
16.30
2
0.280
0.078 4
50.00
8.16
3
100.00
4.07
(1)他在第3組數(shù)據(jù)測(cè)量中,用螺旋測(cè)微器測(cè)金屬絲直徑時(shí),示數(shù)如圖K33-5甲
5、所示,此示數(shù)為____________mm,并把對(duì)應(yīng)的D2數(shù)據(jù)填入表中相應(yīng)位置.
圖K33-5
(2)圖乙是他測(cè)量金屬絲電阻的備選原理圖,則該同學(xué)應(yīng)選擇電路________(選填“A”或“B”)進(jìn)行測(cè)量,根據(jù)所選的原理圖在圖丙中用筆畫線代替導(dǎo)線,將圖中的儀器連接成完整的實(shí)驗(yàn)電路.
(3)請(qǐng)你認(rèn)真分析表中數(shù)據(jù),寫出電阻R與L、D間的關(guān)系式R=__________(比例系數(shù)用k表示),并求出比例系數(shù)k=________Ω·m(結(jié)果保留三位有效數(shù)字).
5.測(cè)一阻值約1 Ω的電阻絲Rx的阻值,為較準(zhǔn)確測(cè)量,要求多測(cè)幾組數(shù)據(jù).
實(shí)驗(yàn)室供選擇的器材有:
電源E(電動(dòng)勢(shì)約1.5 V,內(nèi)阻可
6、忽略);
電流表A1(量程0~0.2 A,內(nèi)阻約0.5 Ω);
電流表A2(量程0~0.01 A,內(nèi)阻約0.05 Ω);
電壓表V1(量程3.0 V,內(nèi)阻非常大);
電壓表V2(量程15.0 V,內(nèi)阻非常大);
滑動(dòng)變阻器R(0~10 Ω);
電阻箱R0(0~99.99 Ω);
開關(guān)S與導(dǎo)線若干.
(1)某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖K33-6所示的電路圖來測(cè)量Rx,該電路有不妥或不符合要求之處,請(qǐng)指出其中的兩處:
①________________________________________________________________________;
②______
7、__________________________________________________________________.
圖K33-6
(2)請(qǐng)將你設(shè)計(jì)的測(cè)量電路圖畫在虛線框內(nèi),并標(biāo)明所選器材符號(hào).
用測(cè)得的物理量計(jì)算Rx的公式是Rx=________;式中各物理量的物理意義是________________________________________________________________________.
6.在“測(cè)定金屬絲的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中,若用歐姆表粗測(cè)得知電阻絲Rx的阻值約為4 Ω,為較精確地測(cè)量金屬絲的電阻,并要求金屬絲發(fā)熱功率P<1.25
8、 W,需要另行設(shè)計(jì)電路進(jìn)行測(cè)量,實(shí)驗(yàn)室備有的部分儀器有:
A.電動(dòng)勢(shì)6 V的電池組E;
B.兩擋電流表A(量程0~0.6 A,內(nèi)阻0.13 Ω;量程0~3.0 A,內(nèi)阻0.025 Ω);
C.兩擋電壓表V(量程0~3.0 V,內(nèi)阻3 kΩ;量程0~15 V,內(nèi)阻15 kΩ);
D.滑動(dòng)變阻器R1(0~100 Ω,最大允許電流1 A);
E.滑動(dòng)變阻器R2(0~20 Ω,最大允許電流1 A).
(1)上述器材中,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用________.
(2)在虛線框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖.
(3)實(shí)驗(yàn)時(shí),電流表、電壓表指針位置如圖K33-7甲所示;螺旋測(cè)微器測(cè)金屬絲的直徑、米尺測(cè)金屬絲
9、的長(zhǎng)度如圖乙所示,由圖可知各物理量的測(cè)量值為:金屬絲直徑的測(cè)量值d =________mm;金屬絲長(zhǎng)度的測(cè)量值L=________cm.根據(jù)上述數(shù)據(jù),可以計(jì)算出所測(cè)金屬絲的電阻率ρ =________Ω·m(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字).
甲
乙
圖K33-7
7.用以下器材測(cè)量待測(cè)電阻Rx的阻值,測(cè)量電路如圖K33-8所示:
圖K33-8
待測(cè)電阻Rx:阻值約為100 Ω;
電源E:電動(dòng)勢(shì)約為6. 0 V,內(nèi)阻忽略不計(jì);
電流表1:量程50 mA,內(nèi)阻r1=20 Ω;
電流表2:量程300 mA,內(nèi)阻r2約為4 Ω;
定值電阻R0:阻值為20
10、 Ω;
滑動(dòng)變阻器R:最大阻值為10 Ω;
單刀單擲開關(guān)S、導(dǎo)線若干.
(1)電路圖中的電流表A1應(yīng)該選擇電流表________(選填“1”或“2”),開關(guān)S閉合前,滑動(dòng)變阻器R滑片應(yīng)該移到________(選填“A”或“B”) 端.
(2)若某次測(cè)量中電流表A1的示數(shù)為I1,電流表A2的示數(shù)為I2,則由已知量和測(cè)得量表示Rx的表達(dá)式為Rx=_______________.
8.2020·金山模擬某同學(xué)利用電流、電壓傳感器描繪小燈泡的伏安特性曲線,采用了如圖K33-9甲所示的電路.實(shí)驗(yàn)中得出了如下表所示的一組數(shù)據(jù):
電流/A
0.00
0.10
0.20
0.30
11、
0.36
0.39
0.41
0.43
電壓/V
0.00
0.20
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
圖K33-9
(1)圖甲中矩形框1中應(yīng)接________,矩形框2中應(yīng)接________,矩形框3中應(yīng)接________.(均選填“電流傳感器”、“電壓傳感器”或“小燈泡”)
圖K33-10
(2)在圖乙中畫出小燈泡的U-I圖線.
(3)把與本題中相同的兩個(gè)燈泡接到如圖K33-10所示的電路中,若電源電動(dòng)勢(shì)E=4.5 V,內(nèi)阻不計(jì),定值電阻R=10 Ω,此時(shí)每個(gè)燈泡的實(shí)際功率是________ W.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)
12、字)
課時(shí)作業(yè)(三十三)
【基礎(chǔ)熱身】
1.D [解析] 從小燈泡的U-I圖象可以看出,隨著電壓的增大,小燈泡兩端的電壓與通過小燈泡電流的比值增大,即小燈泡的電阻隨電壓的增大而增大,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;小燈泡燈絲是金屬材料制成的,電阻率隨溫度的升高而增大,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;對(duì)于金屬導(dǎo)電,歐姆定律成立,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;三個(gè)相同的燈泡串聯(lián)后接到12 V電壓上,每個(gè)燈泡兩端的電壓為4 V,從小燈泡的I-U圖象可以讀出通過燈泡的電流為0.4 A,選項(xiàng)D正確.
2.(1)24.13(24.12~24.14) 0.518(0.517~0.519)
(2)偏小 (3)如圖所示
[解析] (1)金屬絲的長(zhǎng)度為2
13、4.12 cm~24.14 cm,直徑讀數(shù)為0.517 mm~0.519 mm.
(2)采用電流表外接法,由于電壓表的內(nèi)阻不是無窮大,電壓表有分流,電流表的測(cè)量值大于真實(shí)值.
(3)實(shí)物連接如圖所示.
【技能強(qiáng)化】
3.A1 V1 如圖所示
[解析] 二極管正向電阻約為R==280 Ω,遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器R0的電阻,控制電路不適宜用限流接法,應(yīng)采用分壓接法;因二極管正常工作電壓約2.8 V、電流約10 mA,實(shí)驗(yàn)電壓表選用V1,電流表選用A1;因二極管正向電阻遠(yuǎn)大于電流表A1的內(nèi)阻,測(cè)量電路采用電流表內(nèi)接法;電路如圖所示.
4.(1)0.560 0.313 6 (2)A 實(shí)物
14、圖略 (3)k 1.28×10-6
[解析] (1)螺旋測(cè)微器讀數(shù)D=0.5 mm+6.0×0.01 mm=0.560 mm,D2=0.3136 mm2;(2)因電流表內(nèi)阻一般為幾歐姆,鎳鉻絲的電阻與電流表內(nèi)阻相差不大,所以測(cè)量電路應(yīng)用外接法,選擇A電路;(3)由表中數(shù)據(jù)得R=k,代入數(shù)據(jù)得k=1.28×10-6 Ω·m.
5.(1)①不能多次測(cè)量?、诔^電流表量程(或電壓表量程太大,讀數(shù)誤差較大) (2)如圖所示?。璕0 U為電壓表V1的示數(shù),I為電流表A1的示數(shù),R0為電阻箱的阻值
[解析] (1) 設(shè)計(jì)缺陷有:不能測(cè)量多組數(shù)據(jù);電路中電流超過電流表量程,不安全;電壓表量程太大
15、,讀數(shù)誤差較大.(回答兩條即可)
(2)如圖所示,根據(jù)歐姆定律得I=,解得Rx=-R0.其中U為電壓表V1的示數(shù),I為電流表A1的示數(shù),R0為電阻箱的阻值.
6.(1)R2 (2)如圖所示 (3)0.380 31.00 1.8×10-6
[解析] (1)由電功率公式P=I2R,代入數(shù)據(jù)解得電阻絲的額定電流約為0.56 A,額定電壓約為0.56×4 V=2.24 V.由閉合電路歐姆定律得電路中的總電阻應(yīng)大于10.7 Ω,為了便于調(diào)節(jié),滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用R2.
(2)滑動(dòng)變阻器使用限流接法,由于電阻絲電阻較小,電流表采用外接法,電路圖如圖所示.
(3)從圖乙中讀出金屬絲的直徑為0.3
16、80 mm,金屬絲的長(zhǎng)度為41.00 cm-10.00 cm=31.00 cm,從圖甲中讀出電壓表示數(shù)2.50 V,電流表示數(shù)0.50 A,由歐姆定律計(jì)算出電阻值為5 Ω.根據(jù)電阻定律R=ρ,金屬絲的截面積S=,代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得電阻率ρ=1.8×10-6Ω·m.
7.(1)1 A (2)R0-r1
[解析] (1)由于通過電流表A1的電流較小,應(yīng)選1;滑動(dòng)變阻器采用分壓接法,開關(guān)S閉合前,滑片應(yīng)該移到A端,這樣開關(guān)閉合后Rx兩端的電壓為零,電表不會(huì)燒壞.(2)通過電阻R0的電流為:IR=I2-I1,由并聯(lián)電路的特點(diǎn)可得:I1(Rx+r1)=IRR0,解得:Rx=R0-r1.
【挑戰(zhàn)自我】
8.(1)電壓傳感器 小燈泡 電流傳感器 (2)如圖所示
(3)0.24
[解析] (3)把定值電阻R看作電源的內(nèi)阻,可以作出兩個(gè)小燈泡串聯(lián)的U-I圖象,然后再作出電源的U-I圖象,兩個(gè)圖線交點(diǎn)坐標(biāo)值的乘積即為兩個(gè)小燈泡消耗的功率之和.可以看出,交點(diǎn)坐標(biāo)的電壓值為0.87 V,交點(diǎn)坐標(biāo)的電流值為0.28 A,小燈泡實(shí)際消耗的功率為:P=UI=0.87×0.28 W=0.24 W.