《恒定电流》3研讨.doc

　电学设计性实验 (限时：45分钟) 1．(2014·滁州模拟)有一根圆台状匀质合金棒如图7-3-12甲所示，某同学猜测其电阻的大小与该合金棒的电阻率ρ、长度L和两底面直径d、D有关．他进行了如下实验： 甲 图7-3-12 (1)测量该合金棒电阻的实物电路如图7-3-12乙所示(相关器材的参数已在图中标出)，该合金棒的电阻约为几欧姆．图中有一处连接不当的导线是________(用标注在导线旁的数学表示)． 乙 图7-3-12 (2)改正电路后，通过实验测得合金棒的电阻R＝5.72 Ω.根据电阻定律计算电阻率为ρ、长为L、直径分别为d和D的圆台状合金棒的电阻分别为Rd＝13.3 Ω、RD＝3.38 Ω.他发现：在误差允许范围内，电阻R满足R2＝Rd·RD，由此推断该圆台状合金棒的电阻R＝________. 【解析】　(1)合金棒的电阻为几欧，所以，应外接，故连接不当 (2)Rd＝　RD＝ R＝＝ 【答案】　　(1)　(2) 2．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________、________(填字母代号)． (2)请画出符合要求的实验电路图． 【解析】　根据题中给出的备用器材，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，所以选择分压电路，电路图如图所示． 【答案】　(1)C　D　(2)见解析 3．如图7-3-13甲所示的电路中，A、V均为理想电表，R0为阻值未知的定值电阻．改变滑动变阻器R的阻值，将得到的A、V示数绘制成U-I图线如图7-3-13乙．图象中U轴的初始坐标为U0，I轴的初始坐标为零；图线与U轴的交点为U1，与I轴的交点为I1.实验中电流表的最大示数为Im.回答下列问题： 　　　　甲　　　　　　　　　　　乙 图7-3-13 (1)电源的电动势E＝__________，内阻r＝__________. (2)当滑动变阻器的阻值R＝__________，定值电阻R0消耗的功率最大，最大值为__________． (3)定值电阻的阻值为R0＝__________. 【解析】　结合电路图和闭合电路欧姆定律，U＝E－Ir，在U-I图象中，图线与U轴的交点即为电动势；图线斜率的绝对值即为电源内阻的大小．定值电阻R0消耗的功率P＝I2R0，当R＝0时，I最大，P最大为ImU1－I.根据闭合电路欧姆定律E＝Im(r＋R0)，整理得R0＝－. 【答案】　(1)U1　　(2)0　ImU1－I　(3)－ 4．当小灯泡发光时其灯丝的电阻会随着发光亮度的变化而变化．某同学为研究这一现象，按照自己设计的实验电路图测量小灯泡的电流I和电压U，得到如下表所示的数据. I(A) 0.12 0.22 0.29 0.34 0.38 0.42 0.45 0.47 0.49 0.50 U(V) 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 1.80 2.00 (1)请你根据上表数据的特点，在虚线框中画出实验电路图．可用的器材有：电压表、电流表、滑动变阻器(0～10 Ω)、电源、小灯泡、开关和导线若干． (2)在图7-3-14所示坐标纸上画出小灯泡的U-曲线，并定性分析灯丝的电阻与灯泡发光亮度的变化关系：_______________ (3)如果将上面实验中使用的小灯泡接在电动势为1.5 V、内阻为2.0 Ω的电源两端，利用上面的U-曲线可求出小灯泡的实际功率是________________W，电源效率为________．(结果保留2位有效数字) 图7-3-14 【解析】　电压取值范围大，应采用分压式接法，灯丝电阻较小，采用电流表外接法．由图象得灯丝电阻随发光亮度的增加而增大．在U-图象中作电动势为1.5 V、内阻为2.0 Ω的伏安特性图线，两图线交点为(0.35 A,0.8 V)，故P＝UI＝0.8×0.35 W＝0.28 W，η＝×100%＝53%. 【答案】　(1)如图甲所示　(2)如图乙所示　灯丝电阻随发光亮度的增加而增大 (3)0.28　53% 　　 　　　　　　　甲　　　　　　　　　　乙 5．某物理实验小组利用实验室提