人教版高中物理选修3-1《恒定电流》专题训练

——测量电路的设计和仪器选择

时间：45分钟 分值：100分

填空题(共100分) 1．(16分)现有一块59C2型的小量程电流表G(表头)，满偏电流为50 μA，内阻为800Ω～850Ω，把它改装成1mA、10mA的两量程电流表．可供选择的器材有： 滑动变阻器R1，最大阻值20Ω； 滑动变阻器R2，最大阻值100kΩ； 电阻箱R′，最大阻值9999Ω； 定值电阻R0，阻值1kΩ； 电池E1，电动势1.5V；电池E2，电动势3.0V；电池E3，电动势4.5V(所有电池内阻均不计)； 标准电流表A，满偏电流1.5mA； 单刀单掷开关S1和S2，单刀双掷开关S3，电阻丝及导线若干． (1)采用如下图所示电路测量表头的内阻，为提高测量精确度，选用的滑动变阻器为________，选用的电池为________． (2)将G改装成两量程电流表．现有两种备选电路，如图1和图2.图________为合理电路，另一电路不合理的理由是__________________． (3)将改装后的电流表与标准电流表逐格进行核对(仅核对1mA的量程)，画出所用电路图，图中待核对的电流表符号用A′来表示． 解析：用“半偏法”测电流表内阻时，尽量使用电动势大的电源，只有这样才能使串联电阻R足够大，以保证S2断开前后干路上的电流无明显改4.5E变，选E3.电流表满偏时，串联电阻R串＝＝Ω＝90kΩ，故滑动变Ig50×10－6阻器应选R2(最大电阻值为100kΩ)． 答案：(1)R2；E3 (2)1；更换表头时，两个分流电阻都未并联在表头两端，以致流过表头的电流超过其满偏电流而损坏 (3)如下图所示． 2．(15分)在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验中，使用的小灯泡为“6V 3 W”，其他可供选择的器材有： 电压表V1(量程6V，内阻20kΩ) 电压表V2(量程20V，内阻60kΩ) 电流表A1(量程3A，内阻0.2Ω) 电流表A2(量程0.6A，内阻1Ω) 变阻器R1(0～1000Ω，0.5A) 变阻器R2(0～20Ω，2A) 学生电源E(6～8V) 开关S及导线若干． 实验中要求电压表在0～6V范围内读取并记录下12组左右不同的电压值U和对应的电流值I，以便作出伏安特性曲线，在上述器材中，电流表应选用________，变阻器应选用________．在方框中画出实验的原理图． 解析：小灯泡“6V 3 W”额定电压为6V，额定电流为0.5A，即允许通过小灯泡的电流最大不超过0.5A，最大电压不超过6V．在选择电压表和电流表时，本着安全、精确的原则，安全原则即量程要大于所测电流或电压值，精确原则是量程要尽量小，量程越小测量越精确，故电流表应选A2，电压表应选V1.选取滑动变阻器时要本着安全、够用、调节方便的原则．“安E全”即流过变阻器最大电流(I＝R)应小于允许通过的最大电流；“方便”即变阻器的总电阻应接近小灯泡的电阻．本实验中小灯泡在正常工作时电阻为U262R灯＝P＝Ω＝12Ω，故应选用R2.连接电路时，变阻器采用分压式；电流3表采用外接法． 答案：A2；R2；如下图所示． 3．(15分)测量两只内阻未知的电流表的内阻，给出下列器材： ①电流表G1(10mA 内阻100Ω左右) ②电流表G2(5mA 内阻150Ω左右) ③定值电阻R1(100Ω) ④定值电阻R2(10Ω) ⑤滑动变阻器R3(0～200Ω) ⑥滑动变阻器R4(0～10Ω) ⑦干电池(1.5V 内阻未知) ⑧单刀单掷开关 ⑨单刀双掷开关，导线若干 A．你要选择的器材是________________(只写出代号)． B．在方框中画出实验电路设计图． C．将下图实物仪器用导线按要求连接起来． 答案：A.①②③⑤⑦⑧⑨ B．实验电路如下图所示． C．实物连接图如下图所示． 4．(18分)用半偏法测电流表内阻，提供的器材如下： 干电池(电动势E约为1.5V，内阻r约为10Ω)、待测电流表Ⓐ(0～50 μA，内阻约4kΩ)、电阻箱R1、R2(均为0～99999.9Ω)、开关、导线若干． (1)实验电路如下图，有关实验操作及测量如下： ①只闭合S，当调节R1到26090.0Ω时，电流表Ⓐ满偏； ②再闭合S1，R2调为3770.0Ω时，电流表Ⓐ半偏，由此可得电流表的内阻Rg的测量值为________Ω. (2)半偏法测量电流表内阻时，要求R1≫Rg(比值R1/Rg越大测量误差越小)，本实验中R1虽比Rg大，但两者之比不是很大，因此导致Rg的测量误差较大．具体分析如下：电流表Ⓐ半偏时的回路总电阻比全偏时的回路总电阻________(填“变大”或“变小”)，导致这时的总电流________(填“变大”或“变小”)，半偏时R2________Rg(填“大于”或“小于”)． (3)为减小Rg的测量误差，可以通过补偿回路总电阻的方法，即把半偏时回路的总电阻的变化补回来．具体的数值可以通过估算得出，实际操作如下：在(1)中粗测出Rg后，再把R1增加到________Ω[用第(1)问中的有关条件求得具体数值]，再调节R2使电流表________．用这时R2的值表示Rg的测量值，如此多次补偿即可使误差尽量得以减小． R2解析：由于R2的并联，使回路总电阻减小了，因此，实验中为了保2持回路总电流不变即保持回路总电阻不变，必须增大R1来“补偿”，以减R2小实验误差，“补偿”后的R1为：R′1＝R1＋＝27975Ω. 2答案：(1)3770.0 (2)变小：变大；小于 (3)27975；半偏 5．(16分)图甲为某一热敏电阻(电路符号为温度的改变而改变，且对温度很敏感)的I－U关系曲线图． 其电阻值随 (1)为了通过测量得到图甲所示I－U关系的完整曲线，在图乙和图丙两个电路中应选择的是图________；简要说明理由：_______________.(已知电源电动势为9V，内阻不计，滑动变阻器的阻值为0～100Ω) (2)在图丁电路中，电源电压恒为9V，电流表(内阻不计)读数为70mA，定值电阻R1＝250Ω.由热敏电阻的I－U关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为________V；电阻R2的阻值为________Ω. (3)举出一个应用热敏电阻的例子：________________. U9解析：流过R1的电流为I1＝＝A＝0.036A＝36mA，则流过热敏电R1250阻的电流I2＝I－I1＝70mA－36mA＝34mA，从I－U图象中找出热敏电阻电流为34mA所对应的电压值5.3V，计算出R2阻值为108.8Ω. 答案：(1)乙；电压可从0V调到所需电压，调节范围较大 (2)5.3(5.25～5.35均可)；108.8(110.3～107.4均可) (3)热敏温度计 6．(20分)某研究性学习小组的同学研究了“小灯泡两端的电压与电流的关系”．实验中用到了下列器材：待研究的小灯泡(额定电压为12V)，15V直流稳压电源，滑动变阻器(最大阻值30Ω、最大允许电流为1.0A)，电压表(量程0～15V、内阻约25kΩ)，电流表(量程0～0.6A、内阻约0.25Ω)，开关一只及导线若干．实验中调节滑动变阻器，小灯泡两端的电压可从0V至额定电压范围内变化，从而得到了下表中的实验数据： U/V I/A I/A 0 0 0.70 1.38 1.80 0.04 0.07 0.09 2.00 0.12 0.25 3.20 0.15 0.26 U/V 4.30 5.00 6.10 8.30 10.30 12.00 0.18 0.19 0.21 0.23 (1)请在下面方框内画出为完成上述实验而设计的合理的电路图． (2)请在下图坐标系中画出电流和电压的关系图线(U－I图线)． (3)若将两个本实验中的小灯泡串联起来，接入20V的电路中，则根据U－I图线得，每个小灯泡此时灯丝的电阻值约为________Ω.(保留两位有效数字) 答案：(1)如下图所示． (2)如下图所示． (3)41