第二章 恒定电流
填空练习题
1.由5个1 Ω电阻连成的如图所示的电路,导线的电阻不计,则A、B间的等效电阻为________ Ω.
2.一块数码相机中用的锂电池的电动势为3.6 V,容量为1 000 mA·h(相当于用1 000 mA的电流释放可放电1 h,用500 mA的电流释放可放电2 h,以此类推).当关闭液晶屏时可拍摄照片400张左右,则每拍一张照片所消耗的电能约为________ J;当打开液晶屏时可拍摄照片150张左右,则每拍一张照片液晶屏消耗的电能约为________ J.
3.若原小量程电流表的满偏电流为Ig=100 μA ,内阻Rg=300 Ω ,若将它改装成量程为5 V 的电压表,需________联________ Ω 的电阻.
4.多用电表在使用前必须进行调零,在测量电流与电压前必须进行________,测量电阻前,也必须进行________.如图所示是将电流表改装成欧姆表的结构示意图,其中电源电动势为1.5 V,改装后,原来表盘3 mA刻度线处的刻度值定为“0”位置,则1 mA刻度处应改标为________ Ω,0刻度处应改标为________.
5.A、B为“220 V,100 W”的两盏相同的灯泡,C、D为“220 V,40 W”的相同灯泡,A、B灯的电阻为__________ Ω;C、D电阻为________ Ω.现将四盏灯泡接成如图所示电路,并将两端接入电路,各灯实际功率分别为PA、PB、PC、PD,则实际功率的大小顺序是________.
6.有一只满偏电流Ig=5 mA,内阻Rg=400 Ω的电流表G.若把它改装成量程为10 V的电压表,应________联一个________ Ω的分压电阻.该电压表的内阻为________ Ω;若把它改装成量程为3 A的电流表,应________联一个________ Ω的分流电阻,该电流表的内阻为________ Ω.
7.如图所示,R1=4 Ω,R2=9 Ω,R3=18 Ω.通电后经R1、R2和R3的电流之比I1∶I2∶I3=________,R1、R2和R3两端的电压之比U1∶U2∶U3=________.
8.某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工件的直径和高度,测量结果如图(a)和(b)所示.该工件的直径为______cm,高度为__________mm.
9.实验室有下列器材:
A.电流表(0~100 μA,1.5 kΩ);
B.电流表(0~1 mA,1 kΩ);
C.变阻器(0~300 Ω);
D.变阻器(0~800 Ω);
E.干电池(1.5 V,r=0);
现要改装一只欧姆表,从上述备用器材中,电流表应选用__________________,变阻器应选用____________,电源应选用__________(填序号).改装好的欧姆表中心刻度的阻值为________________.
10.金属导体通电时,导体中自由电子定向移动的方向与电流方向 (选填“相同”或“相反”).一段金属电阻丝的电阻为R,当在它的两端加上电压时,则在通电时间t内通过金属电阻丝横截面的电子个数为n= .(已知一个电子的电荷量为e)
11.如图所示,游标卡尺读数为________mm,螺旋测微器读数为________mm.
12.某同学探究一个太阳能电池在没有光照时(没有储存电能)的I-U特性.该实验小组根据实验得到的数据,描点绘出了如图所示的I-U图象.由图可知,当电压小于2.00 V时,太阳能电池的电阻________(填“很大”或“很小”);当电压为2.80 V时,太阳能电池的电阻约为________ Ω.
13.某人用多用电表按正确步骤测量一电阻的阻值,当选择欧姆挡“×1”挡测量时,指针指示位置如图所示,则其电阻值是________.如果要用这只多用电表测量一个约200欧的电阻,为了使测量比较精确,选择开关应选的欧姆挡是________.改变挡位调整倍率后,要特别注意重新________.
14.用如图所示的多用电表测量电阻,要用到选择开关K和两个部件S、T.请根据下列步骤完成电阻测量:
(1)旋动部件________,使指针对准电表的“0”刻线.
(2)将K旋转到电阻挡“×100”的位置.
(3)将插入“+”、“-”插孔的表笔短接,旋动部件________.使指针对准电阻的________(选填“0刻线”或“∞刻线”).
(4)将两表笔分别与待测电阻相接,发现指针偏转角度过小.为了得到比较准确的测量结果,请从下列选项中挑出合理的步骤,并按________的顺序进行操作,再完成读数测量.
A.将K旋转到电阻挡“×1 k”的位置
B.将K旋转到电阻挡“×10”的位置
C.将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接
D.将两表笔短接,旋动合适部件,对电表进行校准
15.居民小区里的楼道灯,采用门电路控制,白天的时候,即使拍手发出声音,楼道灯也不亮;但是到了晚上,拍手发出声音后,灯就亮了,并采用延时电路,使之亮一段时间后就熄灭.电路中用声控开关,即听到声音后,开关闭合,则应该使用________门电路控制电灯.
16.用已调零且选择旋钮指向欧姆挡“×10”位置的多用电表测某电阻阻值,根据如下图所示的表盘,被测电阻阻值为__________ Ω.若将该表选择旋钮置于10 mA挡测电流,表盘仍如下图所示,则被测电流为______ mA.
17.如图是一个多用表欧姆挡内部电路示意图.电流表满偏电流为0.5 mA、内阻为10 Ω;电池电动势为1.5 V、内阻为1 Ω,变阻器R0阻值为0~5 000 Ω.
(1)该欧姆表的刻度值是按电池电动势为1.5 V刻度的,当电池的电动势下降到1.45 V、内阻增大到4 Ω时仍可调零.调零后R0阻值将变________(填“大”或“小”),若测得某电阻阻值为300 Ω,则这个电阻的真实值是________ Ω.
(2)若该欧姆表换了一个电动势为1.5 V、内阻为10 Ω的电池,调零后测量某电阻的阻值,其测量结果________(填“偏大”“偏小”或“准确”).
18.如图所示是一个电流、电压两用表的电路,电流表G的量程是0~100 μA,内阻是1 000 Ω,电阻R1=0.1 Ω,R2=99 000 Ω.当双刀双掷开关接到A、B上时,电流表改装成________表,其量程是________;当双刀双掷开关接到C、D上时,电流表改装成______表,其量程是______.
19.如图所示为两个电阻的U-I图线,两电阻阻值之比R1∶R2=________,给它们两端加相同的电压,则通过的电流之比I1∶I2=________.
20.某同学为了练习各种仪表的读数规则,他做了如下几种图示的练习:其中如图甲所示为游标卡尺的读数,其值为____cm;如图乙所示为螺旋测微器的读数,其值为____mm;如图丙所示为电流表的读数,使用量程为0~0.6 A时的读数为______A.
答案解析
1.【答案】0.5
【解析】设A点接电源正极,B点接电源负极,将图示电路中的节点找出,凡是用导线相连的节点可认为是同一节点,然后按电流从A端流入,从B端流出的原则来分析,电流经过电路时的各电阻连接形式就表现出来了.
由于节点A、D间是用导线相连,这两点是等势点(均标1),节点C、F间是用导线相连,这两点是等势点(均标2),节点E、B间是用导线相连,这两点是等势点(均标3),则A点电势最高,C(F)次之,B点电势最低,根据电流由高电势流向低电势,易得出各电阻的电流方向.
由于电阻R1、R2均有一端接点1,另一端接点2;电阻R4、R5均有一端接点2,另一端接点3;电阻R3一端接点1,另一端接点3,易得其等效电路如图所示.
或者用题图中所标电流方向,也可得其等效电路如图所示,相比第一种方法更简单.故A、B间的等效电阻为0.5 Ω.
2.【答案】32.4 54
【解析】电源输出的总电能E=UQ=UIt=3.6×1×3 600 J=12 960 J.
关闭液晶屏时,每拍一张照片消耗的电能
E1==32.4 J.
打开液晶屏时,每拍一张照片消耗的电能
E2==86.4 J.
每拍一张照片液晶屏消耗的电能E3=E2-E1=86.4 J-32.4 J=54 J.
3.【答案】串 4 9700
【解析】电流表改装成电压表需要串联一个大电阻,根据欧姆定律得U=IR,电流表的满偏电压为0.03 V,所以分压电阻分得电压为4.97 V,再根据欧姆定律分压得电阻的阻值为49 700 Ω.
4.【答案】机械调零 欧姆调零 1 000 ∞
【解析】
5.【答案】484 1 210 PD>PA>PB>PC
【解析】根据R=得:RA=RB=Ω=484 Ω,RC=RD=Ω=1 210 Ω;由电路图可知,B、C并联,所以电压相等,根据P=可知:PB>PC,A、D串联,电流相等,根据P=I2R可知,PD>PA;A、D的电流大于B、C的电流,根据P=I2R可知:PA>PB,PD>PC;所以PD>PA>PB>PC.
6.【答案】串 1 600 2 000 并 0.668 0.667
【解析】改装成电压表时应串联一个分压电阻.由欧姆定律得U=Ig(Rg+R1),分压电阻R1=-Rg=Ω-400 Ω=1 600 Ω,该电压表内阻RV=Rg+R1=2 000 Ω
改装成电流表时应并联一个分流电阻,由并联电路两端电压相等得IgRg=(I-Ig)R2.
分流电阻R2=Rg=Ω≈0.668 Ω.该电流表内阻RA=≈0.667 Ω.
7.【答案】3∶2∶1 2∶3∶3
【解析】
8.【答案】1.220 6.861
【解析】游标卡尺读数为d=12 mm+4×0.05 mm=12.20 mm=1.220 cm;螺旋测微器的读数为:h=6.5 mm+36.1×0.01 mm=6.861 mm.
9.【答案】B D E 1.5 kΩ
【解析】若选用A电流表,需要变阻器的最小阻值为R=-1.5 kΩ=13.5 kΩ,C,D两个变阻器都不能用,故不能选A电流表.若选用B电流表,需要变阻器的最小阻值为R=-1 kΩ=0.5 kΩ=500 Ω,D变阻器可以满足,故电流表选B,变阻器选D.由于只有一个电源,故电源选E.欧姆表中心刻度的阻值为R中=R内===1.5 kΩ.
10.【答案】相反
【解析】解:导体中的自由电子带负电,故导体中自由电子定向移动的方向与电流方向相反;
由欧姆定律可知:I=;
由I=可知:q=It=;
则电子数n==;
11.【答案】49.15 0.900
【解析】游标卡尺读数为,螺旋测微器的读数为
12.【答案】很大 1.0×103
【解析】由题图可知,当电压小于2.00 V时,通过太阳能电池的电流很小,由欧姆定律可知:此时太阳能电池的电阻很大.当电压为2.80 V时,通过太阳能电池的电流约为2.8 mA,由欧姆定律可知:此时太阳能电池的电阻约为
R==1.0×103Ω.
13.【答案】12 Ω “×10”挡 欧姆调零
【解析】用欧姆表测量电阻读数时,因刻度盘上的刻度不均匀,一定要仔细观察指针附近的刻度特点,由图知在刻度10和刻度15之间有5个刻度,说明每一个刻度表示1 Ω,读得电阻为12 Ω,因选择欧姆挡“×1”,故待测电阻为12 Ω.从表盘上可以得到中值电阻为15 Ω,而200 Ω的电阻是中值电阻的十几倍,应选欧姆挡“×10”挡测量.改变挡位后,要重新将欧姆表两个表笔短接,进行欧姆调零.
14.【答案】 (1)S (3)T 0刻线 (4)ADC
【解析】 用多用电表测量电阻时,在测量之前就要观察指针是否在零刻度线上,若指针不在零刻度线上,用螺丝刀小心旋动指针定位螺丝S,使指针对准电表的“0刻线”.然后旋动选择开关K,选择量程,再将两表笔短接,调整欧姆调零旋钮T,使指针对准满偏刻度(即电阻的“0刻线”),接下来才能将两表笔的金属部分分别与被测电阻的两根引线相接,测量被测电阻的阻值.若在测量过程中,发现指针偏转角度过小,表明被测的电阻阻值很大,这时要换用更高倍率的挡位,例如,本题就要从“×100”挡位更换到“×1 k”挡位,换挡要重新进行欧姆调零.
15.【答案】“与”
【解析】由题意知,灯亮需要两个条件:①光线要弱(即晚上),②声音(如拍手),二者缺一不可,所以应使用“与”门电路.
16.【答案】220 4.0
【解析】
17.【答案】 (1)小 290 (2)准确
【解析】 (1)由闭合电路欧姆定律Ig=得,R0=-Rg-r,因为式中E变小,r变大,故R0将减小.因为该欧姆表的刻度是按电池电动势为E=1.5 V刻度的,所以测得某电阻阻值为300 Ω时,电流表中的电流I=,其中RΩ=,当电池电动势下降到E′=1.45 V时,此时欧姆表的内阻RΩ′=.由闭合电路欧姆定律得I=,解得真实值R′=290 Ω.
(2)该欧姆表换了一个电动势为1.5 V、内阻为10 Ω的电池,调零后测量某电阻的阻值,其测量结果准确.因为电源的内阻的变化,可以通过调零电阻的阻值的变化来抵消.
18.【答案】 量程较大的电流 0~1 A 电压 0~10 V
【解析】 因双刀双掷开关的手柄是绝缘的,所以当开关接到A、B上时,电路转换成图甲所示的电路,此时电阻R1与电流表G并联,R1起分流作用,原电流表改装成较大量程的电流表.根据并联电路的特点有(I-Ig)R1=IgRg.电流表的最大测量值为
I==A≈1 A.
当开关接到C、D上时,电路变成图乙所示的电路,此时电阻R2与电流表G串联,R2起分压作用,原电流表改装成电压表,根据串联电路的特点,电压表的最大测量值为U=Ig(Rg+R2)=0.0001×(1 000+99 000) V=10 V.
19.【答案】4∶1 1∶4
【解析】从图象中取一个特殊点,代入欧姆定律公式便可求出电阻的阻值,在同样电压条件下,电流之比与阻值之比成反比.
20.【答案】6.175 10.295(10.293~10.297) 0.480
【解析】游标卡尺的读数为6.1 cm+0.05 mm×15=6.175 cm;螺旋测微器的读数为10 mm+0.01 mm×29.5=10.295 mm;电流表使用量程为0~0.6 A时的读数为0.480 A.