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1、
第65講 實驗的拓展與創(chuàng)新
[方法點撥] (1)結合閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路特點,去理解電路,找出測量量與已知量間的關系.(2)熟練掌握基本實驗的原理、實驗方法等是解決創(chuàng)新實驗的關鍵.
1.某同學測量直流恒流電源的輸出電流I0和定值電阻Rx的阻值,電路如圖1所示.
圖1
實驗器材如下:
直流恒流電源(電源輸出的直流電流I0保持不變,I0約為0.8A);
待測電阻Rx(阻值約為20Ω);
滑動變阻器R(最大阻值約為50Ω);
電壓表V(量程15V,內(nèi)阻約為15kΩ);
電流表A(量程0.6A,內(nèi)阻約為0.2Ω);
請回答下列問題.
(1)實驗所用器材如圖2所
2、示,圖中部分電路已經(jīng)連接好,請完成實驗電路的連接.
圖2
(2)電路開關S閉合前,滑動變阻器的滑片P應滑動到____處(選填“a”或“b”),其理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________;
(3)所得實驗數(shù)據(jù)如下表,請在如圖3所示的直角坐標系上畫出U—I圖像.
1
2
3
4
5
電流表的示數(shù)I/A
0.20
0
3、.30
0.40
0.50
0.60
電壓表的示數(shù)U/V
13.9
12.1
10.2
7.60
6.1
圖3
(4)根據(jù)所畫U-I圖像,可求得直流恒流電源輸出電流I0=________A,待測電阻的阻值Rx=________Ω.(結果保留兩位有效數(shù)字)
2.(2018·湖北黃岡模擬)圖4中虛線框內(nèi)是由表頭G改裝成的一個電流表和一個電壓表的電路,其中接a、b時為電流表,接a、c時為電壓表.已知表頭的滿偏電流為2mA、內(nèi)阻阻值范圍為180~200Ω,定值電阻R1=50Ω,R2=1460Ω,為確定改裝后電流表和電壓表的量程,實驗小組將a、b兩個接線柱接入如圖所示的電路中
4、,來測量表頭G的內(nèi)阻;
圖4
(1)實驗室里,電流表A和滑動變阻器R均有兩種規(guī)格:
電流表:a.0~10mA b.0~600mA
滑動變阻器:a.0~20Ω b.0~1000Ω
則電流表應選________,滑動變阻器應選________;(選填字母代號)
(2)將選擇的器材接入電路;
①依照電路圖,補充完整圖5中的實物圖;
圖5
②閉合S,以I1表示電流表A的示數(shù),I2表示表頭G的示數(shù),多次調(diào)節(jié)滑動變阻器,測量多組I1、I2數(shù)據(jù)(單位均為mA),某同學以I1為縱軸,I2為橫軸,畫出I1-I2圖線為一條過原點的傾斜直線,該同學求出了圖線的斜率k=5,則表頭內(nèi)阻Rg
5、=________Ω,由表頭G改裝后的電流表量程為________mA,電壓表量程為________V.
3.(2017·北京海淀區(qū)模擬)利用如圖6所示的電路測量一個滿偏電流為300μA,內(nèi)阻rg約為100Ω的電流表的內(nèi)阻值,有如下的主要實驗器材可供選擇:
圖6
A.滑動變阻器(阻值范圍0~20Ω)
B.滑動變阻器(阻值范圍0~1750Ω)
C.滑動變阻器(阻值范圍0~30kΩ)
D.電源(電動勢1.5V,內(nèi)阻0.5Ω)
E.電源(電動勢8V,內(nèi)阻2Ω)
F.電源(電動勢12V,內(nèi)阻3Ω)
(1)為了使測量盡量精確,在上述可供選擇的器材中,滑動變阻器R應選用_______
6、_,電源E應選用__________.(選填器材前面的字母序號)
(2)實驗時要進行的主要步驟有:
A.斷開S2,閉合S1
B.調(diào)節(jié)R的阻值,使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度
C.閉合S2
D.調(diào)節(jié)R′的阻值,使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的三分之二
E.記下此時R′的阻值為190Ω
則待測電流表的內(nèi)阻rg的測量值為________Ω,該測量值________此電流表內(nèi)阻的真實值.(選填“大于”“小于”或“等于”)
4.(2017·福建漳州八校模擬)發(fā)光二極管(LED)是由鎵(Ga)、砷(As)與磷(P)等的化合物制成的一種能夠發(fā)光的半導體電子元件,通常用在電路及儀器中作為指示燈,或組成文字
7、或數(shù)字顯示,其顯著的特點就是具有單向?qū)щ娦裕潆娐贩柸鐖D7甲所示,正常使用時帶“+”號的一端應接在電源的正極,帶“-”號的一端應接在電源的負極.某課外活動小組用實驗方法測得某型號發(fā)光二極管兩端的電壓U和通過它的電流I的數(shù)據(jù)如下表所示
圖7實驗序號
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
U/V
0
0.4
0.8
1.2
1.6
2.0
2.4
2.6
2.8
3.0
I/mA
0
0.9
2.3
4.3
6.8
12.0
19.0
24.0
30.0
37.0
(1)有如圖乙、丙兩個可供選擇的電路,應選圖______
8、__(填“乙”或“丙”)電路進行實驗,實驗中的系統(tǒng)誤差主要是由____________________________________引起的.
(2)請在圖8的坐標紙上用描點法畫出該型號發(fā)光二極管的伏安特性曲線.
圖8
(3)若該型號發(fā)光二極管的最佳工作電壓為2.5V,現(xiàn)用5V的穩(wěn)壓電源供電,則需要在電路中串聯(lián)一個電阻R才能使其處于最佳工作狀態(tài),請根據(jù)所畫出的該型號二極管的伏安特性曲線進行分析,串聯(lián)的電阻R的阻值為________Ω.(結果保留三位有效數(shù)字)
答案精析
1.(1)如圖所示
(2)a 開關S閉合后,流過電流表的電流不會超過電流表的量程
(3)如圖所示
9、(4)0.87~0.92 19~22
2.(1)a a
(2)①如圖所示
②200 0~10mA(10mA) 0~15V(15V)
3.(1)C E (2)95 小于
解析 (1)在半偏法測電流表的內(nèi)阻實驗中,為了減小實驗誤差,滑動變阻器阻值范圍盡量選擇較大的,電源電壓盡量選擇較大的,故滑動變阻器R應選用C,電源E應選用E,如果選擇了F,由于它的電壓太大,當變阻器的電阻達到最大時電路中的最小電流I==400μA,超過電流表滿偏電流;(2)當電流表滿偏時,說明干路電流為300μA,若使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的三分之二,即200μA時,通過電阻箱R′的電流就為100μA,由于電流表與
10、電阻箱的電流之比為2∶1,則它們的電阻之比為1∶2,所以電流表的內(nèi)阻為Ω=95Ω;該測量值小于此電流表內(nèi)阻的真實值,因為實際干路的電流會比300μA稍大一些,故通過電阻箱的電流會比100μA稍大一些,所以它的電阻就會稍小一些.
4.(1)丙 電壓表分流 (2)見解析圖
(3)116(112~120均可)
解析 (1)滑動變阻器應接成分壓式電路,而電流表內(nèi)阻未知,故電流表用內(nèi)、外接都可以,故題圖丙正確,題圖丙電路圖中,電壓表與二極管并聯(lián),會因分流引起誤差;
(2)如圖所示
(3)根據(jù)U-I圖線,當二極管的工作電壓為2.5V時,工作電流約為21.5mA,串聯(lián)電阻上分到的電壓應為2.5V,故應串聯(lián)的電阻為:R==Ω≈116Ω.(112~120都算正確)
6