吉林省长春市汽车经济技术开发区第三中学2020-2021学年高二人教版物理伏安法测电阻实验练习含答案

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名称 吉林省长春市汽车经济技术开发区第三中学2020-2021学年高二人教版物理伏安法测电阻实验练习含答案
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资源类型 教案
版本资源 人教版(新课程标准)
科目 物理
更新时间 2020-11-07 21:57:42

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文档简介

长春市第三中学伏安法测电阻实验练习
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、实验题
如图所示是某同学在实验中得到的小灯泡的伏安特性曲线和电路图,由图可知该同学滑动变阻器采用的是__________________(选“分压”还是“限流”)式接法,电流表采用的是_____________(选“内”还是“外”)接法,小灯泡的电阻随温度的升高而__________(选“升高”还是“降低”)。
超高亮
LED
灯与传统的照明灯相比,有寿命长、低耗、彩色鲜艳、点亮速度快等特点.被广泛地应用于商场照明、舞台灯光控制、汽车尾灯等诸多领域.为探究
LED
灯的性能,某兴趣小组想描绘某发光二极管(LED
灯)的伏安特性曲线,实验测得它两端的电压
U
和通过它的电流
I
的数据如下表所示。
(1)
实验应该选择的电路图为______________;并根据你选择的电路图,用笔画线代替导线将实物图甲中的连线补充完整。
(2)
根据实验得到的数据,在如图乙所示的坐标纸上描绘出该发光二极管(LED
灯)的伏安特性曲线。
(3)
采用(1)中所选的电路,发光二极管(LED
灯)电阻的测量值______________(填“大于”“等于”或“小于”)真实值。
某品牌电饭锅采用纯电阻电热丝加热,有“煮饭”和“保温”两种工作模式,在220
V电压下额定功率分别为600
W和80
W。物理兴趣小组的同学们想通过实验测定该电饭锅电热丝的电阻。
?
现有实验器材:干电池两节,滑动变阻器R1(最大阻值20
Ω),电阻箱R(精度0.1
Ω),电压表V(量程0~3
V,内阻很大),电流表A(量程0~6
mA,内阻r=35.0
Ω),开关及导线若干。
?
(1)同学们利用多用表进行初步测量和估算发现,电饭锅处于不同工作模式时,通过的电流差异较大。为了能顺利完成实验,他们打算将电流表的测量范围扩大到48
mA,则应该将电阻箱调节至R=__________Ω并与电流表并联。
?
(2)同学们设计并连接了如图1所示的电路,接通电源前应将滑动变阻器的滑片置于________(填“a”或“b”)端。
?
(3)将电饭锅调至“煮饭”模式,先________(填“闭合”或“断开”)开关K2,再闭合开关K1,调节滑动变阻器阻值,发现两表均有示数,但都不能调到零,如果该故障是由图中标号“1”到“6”中的一根导线断路引起,则断路的导线是________。排除故障后,调节滑动变阻器阻值,记下各电表六组读数后断开开关K1,然后将电饭锅调至“保温”模式,改变K2状态,再闭合开关K1调节滑动变阻器阻值,记下各电表六组读数后断开开关K1。
?
(4)直接将两组实验读到的数据绘制成如图2所示的图象,由图可知,该实验中电饭锅处于“保温”模式时测得的阻值为__________Ω(保留三位有效数字)。
?
(5)同学们计算发现,实验操作、数据记录与处理均正确无误,但实验得到的结果比电饭锅正常工作时的阻值小很多,请指出造成该差异的主要原因:___________________。
某同学利用图甲所示电路,探究了电源在不同负载下的输出功率。
?①所得实验数据如下表,请画出U-I的图象。
U/V
1.96
1.86
1.80
1.84
1.64
1.56
I/A
0.05
0.15
0.25
0.35
0.45
0.55
②根据所画U-I的图象,可求得电流I=0.20
A时电源的输出功率为________W。(保留两位有效数字)
③实验完成后,该同学对实验方案进行了反思,认为按图甲电路进行实验操作的过程中存在安全隐患,并对电路重新设计。在下列所示的电路中,你认为既能测出电源在不同负载下的输出功率,又能消除安全隐患的是________。(Rx阻值未知)
如图1所示是某研究性学习小组对电子元件X通过实验测得的数据作出的I-U特性曲线。实验时所用的仪器有:电流表(量程为15
mA,内阻很小);电压表(量程为15
V,内阻约为10
kΩ);恒压电源(电动势E为12
V,内阻不计)。
(1)请根据要求把图2所示的实物连接成实验的电路。
(2)实验时有如下两个滑动变阻器,应选________(填“A”或“B”)。
A.阻值0到1000
Ω
n,额定电流150
mA
B.阻值0到20
Ω,额定电流800
mA
(3)当电压表的示数从0开始逐渐增大到4
V时,元件X的电阻值________(填“变大”“不变”或“变小”);当电压表的示数从4
V开始逐渐增大到12
V时,元件X的电阻值________(填“变大”“不变”或“变小”)。
为了研究光敏电阻在室内正常光照射和室外强光照射电阻的大小关系,某同学用正确的方法进行实验,得出两种U-I图线,如图所示.
(1)根据U-I图线可知正常光照时光敏电阻的测量值为______Ω,强光源照射时光敏电阻的测量值为______Ω;
(2)若实验中所用电压表的内阻约为5kΩ,毫安表的内阻约为100Ω,考虑到电表内阻对实验结果的影响,为使测量误差较小,你认为,测量正常光照射时的光敏电阻的阻值时,毫安表的连接方式采用______(选填“内接”或“外接”)法进行实验,测量强光照射时的光敏电阻的阻值时,毫安表的连接方式采用______(选填“内接”或“外接”)法进行实验.
我们平常所用的铅笔芯中含有石墨,能导电.某同学设计了探究铅笔芯伏安特性曲线的实验,得到如下数据(I和U分别表示通过铅笔芯的电流和其两端的电压):实验室提供如下器材:
U/V
0.00
0.40
0.80
1.20
1.60
2.00
I/A
0.00
0.10
0.18
0.34
0.38
0.48
A.电流表A1(量程0.6
A,内阻约为1.0
Ω)
B.电流表A2(量程3
A,内阻约为0.1
Ω)
C.电压表V1(量程3
V,内阻3
kΩ)
D.电压表V2(量程15
V,内阻15
kΩ)
E.滑动变阻器R1(阻值0~10
Ω,额定电流2
A)
F.滑动变阻器R2(阻值0~2
kΩ,额定电流0.5
A)
(1)除长约14cm的中华绘图2B铅笔芯、稳压直流电源E(6
V)、开关和带夹子的导线若干外,还需选用的其它器材有__________(填选项前字母);
(2)在虚线方框中画出实验电路图;
(3)根据表格中数据在坐标纸上画出铅笔芯的I—U图线.
(1)某同学要测量某一圆柱体所用材料的电阻率ρ,操作步骤如下:
①用游标卡尺测圆柱体的直径为d,如图所示,则d
=_____mm;
②使用多用电表的欧姆挡测电阻R时,下列说法错误的是(??
)
A.测电阻时每次换挡,都要重新进行欧姆调零
B.使用时要用两只手分别将两个表笔和待测电阻两端紧紧捏在一起
C.测电阻时,若指针偏转很小(靠近∞附近),应换大倍率的档进行测量
③再用米尺测出圆柱体的长度为L,则金属电阻率ρ=___________(用L、d、R字母表示)
(2)某研究性学习小组为了制作一种传感器,需要用到某元件(电阻约为20)。现需要描绘该元件的伏安特性曲线。实验室备有下列器材:
电流表A1:量程0~5mA,内阻约为50;电流表A2:量程0~200mA,内阻约为10
电压表V1:量程0~3V,内阻约为10k;电压表V2:量程0~15V,内阻约为25k
滑动变阻器R1:阻值范围0~10,允许最大电流1A
滑动变阻器R2:阻值范围0~1k,允许最大电流100mA
直流电源E:输出电压4V,内阻不计;
开关
S及导线若干
①为提高实验结果的准确程度,电流表应选用_________;电压表应选用__________;滑动变阻器应选用______________。(均填器材代号)
②为达到上述目的,请在虚线框内画出正确的实验电路原理图,并标明所用器材的代号。
某同学制作一个简易的温控装置,实验电路如图甲,继电器与热敏电阻R、滑动变阻器R串联接在电源E两端,当继电器的电流达到或超过30mA时,衔铁被吸合,加热器停止加热,实现温控。继电器的电阻约为20Ω,热敏电阻的阻值R,随温度t变化的关系如图乙所示:
(1)提供的实验器材有:电源E(12V,内阻不计)、滑动变阻器R1(0-200Ω)、滑动变阻器R2(0-400Ω)、热敏电阻Rt、继电器、电阻箱(0-999.9Ω)、开关S、导线若干。要启动继电器,则电路中的总电阻需满足:R继电器+R+Rt<=______Ω.为使该装置实现对30-80℃之间任一温度的控制,滑动变阻器R应选用______(选填“R1”或“R2”)。
(2)如果要把温控装置设置为50℃,应先用电阻箱替代热敏电阻,把电阻箱数值调至______Ω,闭合开关,调节滑动变阻器,直至继电器的衔铁被吸合。然后断开开关,再重新把热敏电阻替换电阻箱。
(3)该温控装置在______(填“低温区域”或“高温区域”)灵敏度更高。甲乙两位同学就提高该温控装置的灵敏度方案进行了讨论:甲同学认为应该换一个24V的电源,电动势越大越容易驱动电磁继电器,可以提高温控装置的灵敏度;乙同学则认为应该换一个6V的电源,这样使继电器启动的电阻更小,热敏电阻占总电阻的比例增大,其控制效果更好。你认为______(填“甲”或“乙”)同学的分析更有道理。
答案和解析
1.分压;外;升高。
由题中电路图可以看出滑动变阻器采用的是分压式接法,电流表采用的是外接法,I-U图象的斜率表示电阻的倒数,由I-U可以看出小灯泡的电阻随温度的升高而升高。
2.(1)C;如图所示:
(2)根据表中数据描绘出该发光二极管(LED灯)的伏安特性曲线如图所示;
(3)大于;
(1)根据题中表格数据可知,发光二极管(LED)的电阻较大,电流表应采用内接法,故C正确,ABD错误;故选C;
实物连线如图所示:
(2)根据表中数据描绘出该发光二极管(LED灯)的伏安特性曲线;注意连线平滑,舍去误差较大的点;?
(3)由于电流表采用内接法,电流表分压使该二极管电阻的测量值偏大;
故答案为:(1)C;如图所示;(2)如图所示;(3)大于;
3.①5.0;?②a;③闭合;3;?④500;⑤正常工作比实验时温度高,金属电阻阻值随温度升高而增大
①将电流表A(量程6mA,内阻r=35.0Ω),扩大到量程为48mA,
因此通过R的电流为48mA-6mA=42mA,那么电阻箱调节至R=Ω=5Ω;
②因滑动变阻器以分压式接入电路,因此接通电源前应将滑动变阻器的滑片置于a,即电饭锅两端电压为零;
③将电饭锅调至“煮饭”模式,闭合开关K2,即扩大电流表的量程,从而赶到保护电流表的作用,再闭合开关K1,调节滑动变阻器阻值,发现两表示数均有示数,但都不能调到零.说明滑动变阻器处于限流式,而题目中电路中滑动变阻器,却是以分压式接入电路图,因此导线3处于断路状态;
④图线的斜率表示电阻的倒数,那么电饭锅处于“保温”模式时测得的阻值R=Ω=500Ω;
⑤实验得到的结果比电饭锅正常工作时的阻值小很多,原因是:正常工作比实验时温度高,金属电阻阻值随温度升高而增大。
故答案为:①5.0;?②a;③闭合;3;?④500;⑤正常工作比实验时温度高,金属电阻阻值随温度升高而增大。
4.①
②(或0.36)
?③
①根据表中实验数据在坐标系中描点,根据坐标系内描出的点作出图象,图象如图所示:

②由图象可知,电流时,电源输出电压为,电源的输出功率为:;
③a.当滑动变阻器滑动片滑动到最右端,电源短路,存在安全隐患,故a错误;b.滑动变阻器采用分压接法,既能保护电路,又能测测出电源的输出功率,故b正确;c.滑动变阻器采用限流接法,既能保护电路,又能测测出电源的输出功率,故c正确;d.电压表测滑动变阻器两端电压,并不能测出电路的路端电压,该电路能保证电路安全,但不能测出电源的输出功率,故d错误;故选bc。
故答案为:①;②(或0.36)?;③。
5.(1)如图所示;
(2)B;
?(3)不变?;变大。
【解析】
【分析】
本题考查实验中的仪表选择及接法的选择;应注意滑动变阻器分压及限流接法的区别及应用,同时还应明确内外接法的不同及判断。
(1)由实验要求可知本实验中电流表及电压表的示数应从零开始变化,根据分压及限流的接法可得出实验的电路图,从而连接实物图;
(2)根据待测电阻的大小与滑动变阻器大小差不多选项滑动变阻器;
(3)从图象可以看出灯泡电阻是在变化的,因为灯丝的电阻随温度的升高而增大,根据这一点对各个选项逐一分析。
【解答】
?(1)因为电压要从零开始变化,所以必须用分压电路,因为电流表内阻很小,所以电流表应内接,实物连接如图所示。
(2)因为要用分压电路供电,若选用B,则通过滑动变阻器的电流;因此为了操作方便,选用B较好。
?(3)当电压表的示数从0开始逐渐增大到4
V时,元件X的电阻值恒为Rx0=500
Ω,元件X的电阻值不变;当电压表从4
V逐渐增大到12
V时,由I-U图象的斜率减小可知,元件x的电阻在变大。
6.(1)3000;200;(2)内接???外接
解:(1)根据R=且在U-I图象中斜率等于电阻阻值可得,
正常光照射时Ra=ka==Ω=3000Ω
强光照射时Rb=kb==Ω=200Ω
(2)采用正常光照射时,电阻的阻值为3000Ω;根据==1.7;
==30可得:<,因此该电阻为大电阻,应采用电流表内接法;
强光照射时,光敏电阻阻值为200Ω,根据==25;
==2可得:>,说明此时该电阻为小电阻,电流表的分压作用引起的误差大,应采用外接法;
7.(1)ACE;?
(2);?
(3)?
(1)用伏安法测量,需电压表、电流表和滑动变阻器,因为所处电压和电流的最大值分别为2.00V和0.48A,从精确度考虑,电流表选取量程为0.6A,电压表量程选取3V的.为减小测量的误差,滑动变阻器应采用分压法,选择0~10Ω的.故选ACE.
(2)因为电压、电流需从0测起,所以滑动变阻器采用分压式接法.铅笔芯的电阻大约在4Ω左右,与电流表内阻相当,远小于电压表内阻,属于“小”电阻,采用电流表外接法.电路图如下图所示:
(3)用平滑曲线描点作图.如下图:
?
故答案为:(1)ACE;
(2);
(3)
8.(1)①30.75;②B;③;
(2)?(1)A2;V1;R1;(2)如图所示:

①游标卡尺是20分度的卡尺,其分度值为0.05mm,
则图示读数为:30mm+15×0.05mm=30.75mm;
②A.使用欧姆表测电阻,每次换挡后都要重新进行欧姆调零,故A正确;
B.两个表笔要与待测电阻接触良好才能测得较准确,但测量时不要用两手分别将两个表笔与电阻两端紧紧捏在一起,故B错误;
C.测量时若发现表针偏转的角度较小,说明所选倍率太小,为准确测量电阻阻值,应该更换倍率较大的挡来测量,故C正确。
故选B。
③由电阻定律知R=ρ
L
S
=,则电阻率:ρ=
πRd2
4L

(1)由图可知,电流最大值为0.3A,故电流表应选用A2,灯泡两端的电压最大为2.5V,故电压表应选用V1,
由图可知,电流电压是从零开始变化的,故应选用分压接法,故滑动变阻器应选用R1;
(2)滑动变阻器选用分压接法;元件内阻较小,故应选用电流表外接法,电路图如右图所示:

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