恒定电流专题训练.docx

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恒定电流专题训练

《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50μA，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变，选E3.电流表满偏时，串联电阻R串＝

＝

Ω＝90kΩ，故滑动变阻器应选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　3W”，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　3W”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．“安全”即流过变阻器最大电流（I＝

）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R灯＝

＝

Ω＝12Ω，故应选用R2.连接电路时，变阻器采用分压式；电流表采用外接法．

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Ⓐ（0～50μA，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．

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”，以减小实验误差，“补偿”后的R1为：

R′1＝R1＋

＝27975Ω.

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

其电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感）的I－U关系曲线图．

（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：

________________.

解析：

流过R1的电流为I1＝

＝

A＝0.036A＝36mA，则流过热敏电阻的电流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

0

0.70

1.38

1.80

2.00

3.20

I/A

0

0.04

0.07

0.09

0.12

0.15

U/V

4.30

5.00

6.10

8.30

10.30

12.00

I/A

0.18

0.19

0.21

0.23

0.25

0.26

（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