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1、填空题 (1)下图1为一正在测量电阻中的多用电表表盘和用测量圆柱体直径d的螺旋测微器,如果多用表选用×100挡,则其阻值为______Ω、圆柱体直径为______mm.
(2)如图a所示,是用伏安法测电电动势和内阻的实验电路图,为防止短路,接入一保护电阻R0,其阻值为2Ω.通过改变滑动变阻器,得到几组电表的实验数据,并作出如图b所示的U-I图象:
①根据U-I图象,可知电电动势E=______V,内阻r=______Ω.
②本实验测出的电的电动势与真实值相比是______.(填“偏大”、“偏小”或“不变”
参考答案:(1)图1所示表盘可知,所测电阻阻值为14×100=1400Ω;
由图示螺旋测微器可知,固定刻度示数为1.5mm,可动刻度示数为20.5×0.01mm=0.205mm,螺旋测微器示数1.5mm+0.205mm=1.705mm.
(2)①由图b所示图象可知,图象与纵轴交点坐标值是1.5,电源电动势E=1.5V;电源内阻r=△U△I=1.50.5=3Ω.
②由于电压表分流,使所测电源电动势小于真实值.
故答案为:(1)1400;1.705;(2)①1.5;1;②偏小.
本题解析:
本题难度:一般
2、简答题 如图所示,空间存在着方向相同的匀强电场和匀强磁场,场强方向跟竖直方向成α角,sinα=0.6.一个质量为m=0.5kg的带电小球垂直于纸面向里运动时,它恰好沿直线运动,取g=10m/s2.
(1)试判断小球带何种电荷?说明理由.
(2)小球在电场中受到的电场力的大小何方向.
(3)若将小球用长为L=1.2m的绝缘轻细线悬吊在图中O点,如图所示,由静止释放小球后,小球摆动到悬线斜向下与水平方向成α角的位置时,悬线对O点的拉力的大小是多少?
参考答案:
(1)小球带正电荷.
如图所示,小球带正电荷时,所受的电场力沿电场方向,洛伦兹力与电场方向垂直向右上方,它们可以跟重力平衡,合力为零,小球可以作直线运动.
若小球带负电,小球受电场力斜向右下方,洛伦兹力斜向左下方,它们不可能与重力平衡,即合力不可能为零,小球不可能作直线运动.
综上所述,小球必带正电.
(2)小球受力如图所示,根据平衡条件得
F电cosα=mg
所以F电=mgcosα=0.5×10×0.8N=4N
由于是正电荷,受到的电场力方向与电场方向相同.
(3)根据题意作出小球摆动到悬线斜向下与水平方向成α角的位置,如图所示.
此时速度方向正好沿磁场的方向,故此时不受洛伦兹力,电场力是切线方向,
故提供向心力的力是悬线的拉力T和重力的分力mgsinα的合力,此合力沿着悬线指向O点.
根据合力提供向心力T-mgsinα=mv2L
小球从竖直位置释放到该位置过程中,只有重力和电场力做功,运用动能定理:
F电x-mgh=12mv2
其中沿着电场方向的位移x=Lcosα=0.8L
竖直上升的高度h=L(1-sinα)=0.4L
所以4×0.8L-0.5×10×0.4L=12mv2
解得mv2L=2.4N
所以T=mgsinα+mv2L=0.5×10×0.6+2.4N=5.4N.
答:(1)小球带正电荷.理由如上所述.
(2)小球在电场中受到的电场力的大小为4N,方向与电场方向相同.
(3)若将小球用长为L=1.2m的绝缘轻细线悬吊在图中O点,如图所示,由静止释放小球后,小球摆动到悬线斜向下与水平方向成α角的位置时,悬线对O点的拉力的大小是5.4N.
本题解析:
本题难度:一般
3、简答题 在测定一节干电池的电动势和内电阻的实验中,实验室备有下列器材选用:
A.干电池(电动势E约1.5V,内电阻r约1.0Ω)
B.电流表G(满偏电流2.0mA,内阻Rg=10Ω)
C.电流表A(量程0~0.6A,内阻约0.5Ω)
D.滑动变阻器R(0~20Ω,10A)
E.定值电阻R0(阻值990Ω)
F.开关和导线若干
两组同学分别采用了不同实验方案进行实验:
(1)一组同学设计的实验电路如图1所示,并利用以上器材正确连接好电路,进行了实验测量.根据他们的实验设计,完成下列问题:闭合开关S,移动滑动变阻器的滑动端P至某一位置,记录电流表G的示数I1和电流表A的示数I2.多次改变滑动端P的位置,得到多组数据.在图2所示的坐标纸上建立I1、I2坐标系,并已标出了与测量数据对应的5个坐标点.还有一组数据如图的电表所示,请依据所标各点标在图中描绘I1-I2图线.
利用所画图线求得电源的电动势E=______V,电源的内电阻r=______Ω.(结果要求保留两位小数)
(2)另一组同学采用滑动变阻器和一个多用电表来测定电池的电动势和内阻.实验原理如图3所示.当变阻器为某一阻值时,用多用电表的直流电压挡测出变阻器两端的电压U,再卸去变阻器一个接线柱的导线,把多用电表串联在电路中,用直流电流挡测出通过变阻器的电流I.随后改变变阻器的电阻,重复上述操作,获得多组U、I数据,并计算得出实验结果.这个实验方案在测量原理上的主要缺点是______.
参考答案:(1)根据坐标系内描出的点作出图象,图象如图所示;
由图1所示电路图可知,在闭合电路中:E=I1(R0+Rg)+I2r,
I1=ER0+Rg-rR0+RgI2,
由图象可知,ER0+Rg=1.48×10-3,
rR0+Rg=△I1△I2=(1.48-1.20)×10-30.5=0.56×10-3,
解得,E=1.48V,r=0.56Ω;
(2)由实验步骤可知,实验采用伏安法测电源电动势与内阻,实验过程中只有一个多用电表,需要反复拆接电路,实验操作太麻烦,不方便实验.
故答案为:(1)1.48;0.56;(2)实验操作麻烦.
本题解析:
本题难度:一般
4、简答题 小王同学用伏安法测某电源的电动势和内电阻,实验原理图如图甲所示.请在图乙中用笔迹替代导线连接实验图.
参考答案:
根据实物电路图连接实物电路图,实物电路图如图所示.
故答案为:实物电路图如图所示.
本题解析:
本题难度:一般
5、实验题 某课题小组通过实验测量长江水的电阻率。现备有一根均匀的长玻璃管(两端各有一个圆形电极,可装入样品水,接触电阻不计)、电压表(量程为12 V,内阻约为103 Ω)、电流表(量程为100 μA,内阻约为5 Ω)、滑动变阻器(10 Ω,2 A)、电池组(电动势E=12 V,内阻不计)、开关、导线若干、直尺、待测的水样品。
他们用伏安法多次测量并计算出对应的水柱长度L与水柱电阻R描点画出的图象如图甲所示;实验中还用10分度的游标卡尺测量了玻璃管的内径,结果如图乙所示。
请回答下面的问题:
(1)玻璃管内径d的测量值为___________cm;
(2)请在虚线框内画出测量水柱电阻的电路图;
(3)所测水的电阻率为___________Ω·m。(结果保留两位有效数字)
参考答案:(1)2.26
(2)如图所示
?
(3)80
本题解析:
本题难度:一般