1、其它电学实验1、 （ 12 分）现在要测量一只额定电压为 U =3V 的小灯泡 L 的额定功率 P（约为 0.3W） 实验室备有如下器材：电流表 A1（量程 200mA，内阻 r110）电流表 A2（量程 300 mA，内阻不详）定值的电阻 R（ 10）滑动变阻器 R1 (0100 ， 0.5A)电源 E（E = 4.5V， ）r单刀开关一个、导线若干（1 ）设计出实验电路（画在给定的方框中） ；（2 ）按（1 ）中设计的电路图把右图仪器连接起来；（3 ）列写出主要的实验步骤： .（4 ）实验中计算灯泡额定功率的表达式为：.（必须用题中给定的符号及你自己在（3）中设定的记录符号来表示） 解：（
2、1）如下图所示 （2 ）如下图所示（3 ） 按设计的电路图连接好电路，开关 S 闭合前，滑动变阻器的滑动片 P 移至阻值最大的位置； 闭合开关 S，移动滑片 P，使电流表 A1 的示数为m50131rRUI使小灯泡正常发光，同时记下此时电流表 A2 的示数 I2； 计算出小灯泡的额定功率 P （4） A1 A2R1RE SA1 A2LSRE R1PLA1A22、（8 分）有一个标有“2.5V 0.3A”字样的小灯泡，现要测定其在 0 到 2.5V 的区间内不同电压下的电功率，并作出其电功率 P 与其两端电压的平方 U2 的关系曲线有下列器材可供选择：A电压表 V1（03V，内阻 3k） B电压
3、表 V2（ 015V，内阻 15k）C电流表 A（ 00.6A ，内阻约 1） D定值电阻 R13kE定值电阻 R215k F滑动变阻器 R3（10，2A）G滑动变阻器 R4 （1k，0.5A） H电源（直流 6V，内阻不计）（1 ） （2 分）实验中为尽量减小实验误差，则应选用的器材除小灯泡、电源、电流表、开关、导线外，还需 （均用序号字母填写） ；（2 ） （3 分）根据你设计的实验电路，完成下图的连线。（3 ） （3 分）若测定的是“4.8V 2A”的小灯泡，如果选用电压表 V1 则量程偏小，而选用电压表 V2 则量程又过大，为了能完成该实验则除了选用小灯泡、电源、电流表、开关、导线器材
4、外，还需 （均用序号字母填写） 。解：本题考查电学的分压与限流、内接与外接电路等基本的实验技能与实验探究能力。（1 ） （2 分）A、F（每对 1 个给 1 分，有错选计 0 分）（2 ） （3 分）电路如图（分压法 1 分，电流表外接法 1 分；连接固定电阻计 0 分；电表极性反接等错误扣 1 分） （3 ） （3 分）A、D、F（对 1 个给 1 分，有错选计 0 分）3、 用高电阻放电法测电容的实验，是通过对高阻值电阻放电的方法，测出电容器充电电压为 U 时，所带的电量为 Q，从而再求出待测电容器的电容 C某同学的实验情况如下：（1 ）按图甲所示电路连接好实验电路；（2 ）接通开关 S，
5、调节电阻箱 R 的阻值，使小量程电流表的指针偏转接近满刻度，记下这时电流表的示数 I0490A 及电压表的示数 Uo 6.2V，I 0 和 U0 分别是电容器放电的初始电流和电压；（3 ）断开开关 S，同时开始计时，每隔 5s 或 10s 测一次电流I 的值，将测得数据填入预先设计的表格中，根据表格中的数2,4,6AV AVI/A VSA甲O20 30 40 50 60 70 80 90 100 100 400 200 300 500 600 t/s 乙10 据（10 组）表示在以时间 t 为横坐标、电流 I 为纵坐标的坐标纸上，如图乙中用“”表示的点试根据上述实验结果，在图乙中作出电容器放电
6、的 I-t 图象,并估算出该电容器两端的电压为 U0 时所带的电量 Q0 约为 _C；该电容器的电容 C 约为_F解：用平滑曲线连接（2 分）该电容器两端的电压为 U0 时所带的电量 Q0 约为Q0 =It=5010-6534 = 8.510-3C （3 分） ；该电容器的电容 C 约为（3 分）F1072610830 4. 发光晶体二极管是用电器上做指示灯用的一种电子元件.它的电路符号如图（甲）所示，正常使用时，带“+”号的一端接高电势， “” 的一端接低电势。某同学用实验方法测得它的两端的电压 U 和通过它的电流I 的关系数据如表所示。U/V 0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 2
7、.4 2.6 2.8 3.0I/mA 0 0.9 2.3 4.3 6.8 12.0 19.0 24.0 30.0 37.0在图（乙）中的虚线框内画出该同学的实验电路图。 （实验用仪器：电压表：内阻RV 约为 10k，电流表 mA：内阻 RmA 约为 100，直流电源，滑动变阻器，开关，导线若干. ）在图（丙）中的小方格纸上用描点法画出二极管的伏安特性曲线.若发光二极管的最佳工作电压为 2.5V，而电源是由内阻不计、电动势为 3V 的供电系统提供的.请根据所画出的伏安特性曲线上的信息,分析应该串联一个阻值 电阻再与电源接成闭合电路，才能使二极管工作在最佳状态.（结果保留二位有效数字）答：（1）实
8、验电路图如图示（ 4 分，分压，外接各占 2 分）（2 ）二极管的伏安特性曲线如图示（3 分）（3 ） （3 分）25（2228 都对）甲2.01.0 3.0 4.0102030400I/mAU/V丙乙I/A O 20 30 40 50 60 70 80 90 100 100 400 200 300 500 600 t/s 乙10 5 表格中所列数据是测量小灯泡 U - I 关系的实验数据：U (V) 0.00 0.20 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00I (A) 0.00 0.050 0.100 0.150 0.180 0.200 0.210 0.215分析上表内实
9、验数据可知，应选用的实验电路图是图 （填“a ”或“b” ） ；在方格纸内画出小灯泡的 U - I 曲线分析曲线可知小灯泡的电阻随功率的变大而_（填” 变大”、 ”变小” 或”不变”） ；如图 c 所示，用一个定值电阻 R 和两个上述小灯泡组成串并联电路，连接到内阻不计、电动势为 3V 的电源上.已知流过电阻 R 的电流是流过灯泡 b 电流的两倍,则流 过灯泡 b 的电流约为 A.答：a（3 分）连成平滑曲线（2 分） ，变大（ 3 分）0.070A 或 0.071A（2 分）2.01.0 3.0 4.0102030400I/mAU/VAV2t1t r甲 A RR tOR ARR0 B R R
10、gE 乙甲R6、如图甲所示的电路中，标准电阻 R0=1.0k，其阻值不随温度变化， R1 为可变电阻，电源的电动势 E=7.0V，内阻忽略不计。这些电阻周围温度保持 25，电阻 R 两端的电压与通过的电流关系如图乙所示。(1)改变可变电阻 R1，使电阻 R 和电阻 R0 消耗的电功率相等时，通过电阻 R 的电流是多少？加在电阻 R 两端的电压是多少？(2)电阻 R 向外散热与周围温度有关，若温度相差 1，每秒钟放热 5.010- 4J，这时电阻 R 的温度是多少？(3)改变电阻 R1 的阻值，使 UAB=UBA，这时通过电阻的电流和电阻 R1 的阻值各是多少？解：由 R0=U0/I0 可知，标
11、准电阻 R0 的伏安特性曲线是如图丙所示的直线，因为 R1、R 和 R0 是串联，所以IR0=IR1=IR，E=U R0+UR1+UR。由电阻 R 与 R0 消耗功率相等，得 R=R0 在伏安特性曲线上，交点 P 满足上述条件。由 P 点坐标可知，这时加在电阻 R 上电压为2.5V，通过电阻 R 的电流为 2.5mA(2)当单位时间内电能转化的内能与外界进行热交换所消耗的内能达到动态平衡，电阻 R 的温度不再升高，设电阻 R 上的温度增加量为 T ，则 510-4T =I2 R T =12.5t=37.5(3)要使 UAB=UBA，必须使 R1=0，因为电源的内阻r=0，所以 E=UR0+UR
12、，电阻 R 上的电压为 UR=E-UR0=7.0-1000I在图丙中作出上式相对应的直线，该直线与电阻 R的特性曲线相交于点 Q，从点 Q 的坐标可知，U AB=UBA 时通过 R 的电流为 4.0mA.7、 (3) 如图甲是某金属材料制成的电阻 R 随摄氏温度 t 变化的图象，图中 R0 表示 0时的电阻，k 表示图线的斜率若用该电阻与电池（电动势 E、内阻 r） 、电流表 A（内阻 Rg） 、滑动变阻器 R 串联起来，连接成如图乙所示的电路，用该电阻做测温探头，把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简单的“金属电阻温度计 ”使用“金属电阻温度计”前，先要把电流表的刻度值改为相应
13、的温度刻度值，若温度 t1t 2，则 t1 的刻度应在 t2的 侧（填“左” 或“右”） ；在标识“金属电阻温度计 ”的温度刻度时，需要弄清所测温度和电流的对应关系请用 E、R 0、k 等物理量表示所测温度 t 与电流 I 的关系式 t 。R1RR0AB图甲0 6543211 2 3 4 5 6 77I/mAU/V图乙P Q0 6543211 2 3 4 5 6 77I/mAU/V图丙解：（3）右 （2 分） （2 分） RrIEktg（018、 （ 11 分）某实验小组探究一种热敏电阻的温度特性现有器材：直流恒流电源（在正常工作状态下输出的电流恒定） 、电压表，待测热敏电阻、保温容器、温度计
14、、开关和导线等若用上述器材测量热敏电阻的阻的随温度变化的特性，请你在下图的实物图上连线实验的主要步骤：正确连接电路，在保温容器中注入适量冷水，接通电源，调节并记录电源输出的电流值；在保温容器中添加少量热水，待温度稳定后，闭合开关， ， ，断开开关；重复第步操作若干次，测得多组数据实验小组算得该热敏电阻在不同温度下的阻值，并据此绘得上图的 Rt 关系图线，请根据图线写出该热敏电阻的 Rt 关系式：R t（） （保留 3位有效数字）答：(1）实物图上连线如图示（2 ）记录电压表电压值、温度计数值（3 ） R=100+0.395 t 9 (本题 12 分)影响物质材料电阻率的因素很多，一般金属材料的
15、电阻率随温度的升高而增大，半导体材料的电阻率则随温度的升高而减小，PTC 元件由于材料的原因有特殊的导电特性。（1 ）如图（甲）是由某金属材料制成的电阻 R 随摄氏温度 t 变化的图象，若用该电阻与电池（电动势 E=1.5V，内阻不计） 、电流表（量程为 5mA、内阻 Rg=100） 、电阻箱 R 串联起来，连接成如图（乙）所示的电路，用该电阻做测温探头，把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简单的“金属电阻温度计 ”。 电流刻度较大处对应的温度刻度_；(填“较大” 或“较小”)若电阻箱阻值 R=50,在丙图中标出空格处对应的温度数值。热敏电阻恒流电源V热敏电阻恒流电源V0 10
16、20 30 40 50 60 70 80105100110115120125130t/R/R/t/oCOR0 甲1801080甲ARg RE乙R 0 mA12345( )丙丙 丙（2 ）一由 PTC 元件做成的加热器，实验测出各温度下它的阻值，数据如下：t/0C 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100R/k 14 11 7 3 4 5 6 8 10 14 16R2/k2 196 121 49 9 16 25 36 64 100 196 256R-1/k-1 0.07 0.09 0.14 0.33 0.25 0.20 0.17 0.13 0.10 0.07 0.06已知
17、它向四周散热的功率为 PQ=0.1(t-t0)瓦，其中 t（单位为 0C）为加热器的温度，t 0 为室温(本题取 200C)。当加热器产生的焦耳热功率 PR 和向四周散热的功率 PQ 相等时加热器温度保持稳定。加热器接到 200V 的电源上，在方格纸上作出 PR 和 PQ 与温度 t 之间关系的图象加热器工作的稳定温度为_ 0C；(保留两位有效数字) 加热器的恒温原理为：当温度稍高于稳定温度时_ _；当温度稍低于稳定温度时_ _，从而保持温度稳定。答：（1）较小2 50 0C 2 （2）图象如图示2 （能定性反映变化规律即可） 700C(680C72 0C) 2 加热器电阻增大，产生的焦耳热的
18、功率小于散热的功率，温度将下降2 加热器电阻减小，产生的焦耳热的功率大于散热的功率，温度将上升 。2 解：（1）由闭合电路欧姆定律得 ，电流刻度较大处，对应的电阻 R 较小，IERg对应的温度刻度较小。由甲图得 R= R0+ t=100+ t在乙图中，当 R=50，I=5mA 时, 3015.Ig, t = 500C；153g（2 ） PQ=0.1(t-t0)=0.1(t-20) W，当 t=1000C 时，P Q=8W, ，RUR120将原表格中与 1/R 对应的 PR 值填入表格：t/0C 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100R/k 14 11 7 3 4 5
19、6 8 10 14 16R-1/k-1 0.07 0.09 0.14 0.33 0.25 0.20 0.17 0.13 0.10 0.07 0.06PR( W) 2.8 3.6 5.6 13.2 10.0 8.0 6.8 5.0 4.0 2.8 2.4P R 和 PQ 与温度 t 之间关系的 图象如图示，两图线的交点为工作点,加热器工作的稳定温度为 700C.、10（ 6 分）某同学利用图（a）所示的电路研究灯泡 L1（6V，1.5W） 、L 2（6V，10W ）的发光情况（假设灯泡电阻恒定） ，图（b）为实物图。（1 ）他分别将 L1、L 2 接入图（a）中的虚线框位置，移动滑动变阻器的滑片
20、 P，当电压表示数为 6 V 时，发现灯泡均能正常发光。在图（ b）中用笔线代替导线将电路连线补充完整。（2 ）接着他将 L1 和 L2 串联后接入图（a）中的虚线框位置，移动滑动变阻器的滑片 P，当电压表示数为 6 V 时，发现其中一个灯泡亮而另一个灯泡不亮，出现这种现象的原因是_。（b）V A R P E S （ a） ES 12 L1L2L3（c）（3 ）现有如下器材：电源 E（6V ，内阻不计） ，灯泡 L1（6V，15W ） 、L 2（6V ，10W） 、L3（6V ， 10W） ，单刀双掷开关 S，在图（c）中设计一个机动车转向灯的控制电路：当单刀双掷开关 S 与 1 相接时，信号
21、灯 L1 亮，右转向灯 L2 亮而左转向灯 L3 不亮；当单刀双掷开关S 与 2 相接时，信号灯 L1 亮，左转向灯 L3 亮而右转向灯 L2 不亮。2108640141220 40 80 100t/0CP/W60答：（1）电路图连线补充如下图示，（2 ） L1 电阻比 L2 电阻大得多，所以L2 两端分到的电压很小，不会亮，（3 ）设计的控制电路见右下图解析：由于灯泡 L2 和 L1 额定电压相同，灯泡 L2 功率大得多，故 RL2 比 RL1 小得多，灯泡 L2 分得的电压很小，虽然有电流流过，但功率很小，不能发光。11、 （ 12 分）2007 年诺贝尔物理学奖授予了两位发现“巨磁电阻”
22、效应的物理学家材料的电阻随磁场的增加而增大的现象称为磁阻效应，利用这种效应可以测量磁感应强度若图 1 为某磁敏电阻在室温下的电阻 -磁感应强度特性曲线，其中RB、 R0 分别表示有、无磁场时磁敏电阻的阻值为了测量磁感应强度 B，需先测量磁敏电阻处于磁场中的电阻值 RB请按要求完成下列实验设计一个可以测量磁场中该磁敏电阻阻值的电路，在图 2 的虚线框内画出实验电路原理图（磁敏电阻及所处磁场已给出，待测磁场磁感应强度大小约为 0.61.0T ，不考虑磁场对电路其它部分的影响） 要求误差较小提供的器材如下：A磁敏电阻，无磁场时阻值 R0150 B滑动变阻器 R，全电阻约 20 C电流表 ，量程 2.
23、5 mA，内阻约 30 D电压表 ，量程 3 V，内阻约 3 kE直流电源 E，电动势 3 V，内阻不计F开关 S，导线若干正确接线后，将磁敏电阻置入待测磁场中，测量数据如下表：1 2 3 4 5 6U（V） 0.00 0.45 0.91 1.50 1.79 2.71I（mA ） 0.00 0.30 0.60 1.00 1.20 1.80ES 12 L1L2L3 磁敏电阻图 2VA根据上表可求出磁敏电阻的测量值 RB ，结合图 1 可知待测磁场的磁感应强度 B T试结合图 1 简要回答，磁感应强度 B 在 00.2T 和0.4 1.0T 范围内磁敏电阻阻值的变化规律有何不同？某同学查阅相关资料
24、时看到了图 3 所示的磁敏电阻在一定温度下的电阻磁感应强度特性曲线（关于纵轴对称） ，由图线可以得到什么结论？答：如右图所示1500； 0.90在 00.2T 范围内，磁敏电阻的阻值随磁感应强度非线性变化（或不均匀变化）；在 0. 41.0T 范围内，磁敏电阻的阻值随磁感应强度线性变化（或均匀变化）磁场反向，磁敏电阻的阻值不变12、 （8分）某同学想要了解导线在质量相同时，电阻与截面积的关系，选取了材料相同、质量相等的5卷导线，进行了如下实验：用螺旋测微器测量某一导线的直径如下图所示读得直径d 该同学经实验测量及相关计算得到如下数据：电阻R（） 121.0 50.0 23.9 10.0 3.1
25、导线直径d（mm ） 0.80l 0.999 1.20l 1.494 1.998导线截面积 S（mm ） 0.504 0.784 1.133 1.753 3.135请你根据以上数据判断，该种导线的电阻R与截面积S是否满足反比关系?若满足反比关系，请说明理由；若不满足，请写出R与S应满足的关系若导线的电阻率5.110 7 m，则表中阻值为3.1 的导线长度l （结果保留两位有效数字）答：1.200；不满足，R 与S 2反比（或RS 2常量）；19解析：（1）外径千分尺读数先可动刻度左边界露出的主刻度 L，如本题为 1mm，再看主尺水平线对应的可动刻度 n，如本题为 20.0，记数为 L+n0.0
26、1=1+20.00.01=1.200mm。注意的是读 L 时，要看半毫米刻度线是否露出，如露出，则记为 1.5 或 2.5 等。（2 ）直接用两组 R、S 值相乘（500.784=39.2，10.01.753=17.53） ，可得 RS 明显不相等，磁敏电阻VARE S0.3-0.3-0.6 0.65001000RB /B/T图3可迅速判断结果“不满足” ；并同时可简单计算 50.00.9994501，101.494 4101.54=50，两者接近相等，即 R 与 d 的四次方成反比，可迅速得出 R 与 S2 成反比。计算时选择合适的数据可使自己计算简单方便，如本题中的（50.0，0.999，
27、 0.784）和（10.0，1.494，1.753 ） 。（3 ）根据 有： mSL19015376.S13 （ 10 分）如图所示是测量通电螺线管 A 内部磁感应强度 B 及其与电流 I 关系的实验装置。将截面积为 S、匝数为 N 的小试测线圈 P 置于通电螺线管 A 中间，试测线圈平面与螺线管的轴线垂直，可认为穿过该试测线圈的磁场均匀，将试测线圈引线的两端与冲击电流计 D 相连。拨动双刀双掷换向开关K，改变通入螺线管的电流方向，而不改变电流的大小，在 P 中产生的感应电流引起 D 的指针偏转。（1 ）将开关合到位置 1，待螺线管中的电流稳定后，再将 K 从位置 1 拨到位置 2，测得 D
28、的最大偏转距离为dm，已知冲击电流计的磁通灵敏度为 D，式中 为单匝试测线圈磁通量的变化量，,ND则试测线圈所在处的磁感应强度的大小为 B_ ；若将 K 从位置 1 拨到位置 2 的过程所用的时间为 t，则试测线圈 P 中产生的平均感应电动势 _ 。（2 ）调节可变电阻 R，多次改变电流并 拨动 K，得到 A 中电流 I 和磁感应强度 B 的数据，见右表。由此可得，螺线管 A 内磁感应强度 B 与电流 I 的关系式为 B_。（3 ）（多选题）为了减少实验误差，提高测量的准确性，可采取的措施有（ ）（A）适当增加试测线圈的匝数 N（B）适当增大试测线圈的横截面积 S（C ）适当增大可变电阻 R
29、的阻值（D）适当拨长拨动开关的时间 t答：(1),NSdm2,t（2 ） B1.25 103 I（或 kI） ，（3 ） A、B ，解析：（1）改变电流方向，磁通量变化量为原来磁通量的两倍，即 2BS，代入公式计算得由法拉第电磁感应定律可知电动势的平均值 。,NSDdm2 tDdm（2）根据数据可得 B 与 I 成正比，比例常数约为 0.00125，故 B=kI（或 0.00125I）（3 ）为了得到平均电动势的准确值，时间要尽量小，由 B 的计算式可看出与 N 和 S 相关联，故选择 A、B 。螺 线 管 试 测 线 圈 冲 击 电 流 计 D A 2 K 1 R E 实验次数电流I（A）磁感应强度B（10 3 T）1 0.5 0.622 1.0 1.253 1.5 1.884 2.0 2.515 2.5 3.12
