好文档 - 专业文书写作范文服务资料分享网站

全国中学生第30届32届物理决赛实验试题及其规范标准答案

天下 分享 时间: 加入收藏 我要投稿 点赞

''

3) 画出电流表及可变化负载电阻RL(得1分);负载部分没画不得分。

说明该电路的工作原理(1分)

12V交流电压经过由4个二极管组成的桥式整流电路后成为直流脉动电压,再经过由电解电容和电阻组成的π型滤波电路,电压的脉动幅度大大减小,成为可以供负载使用的直流稳压电源。用可变电阻箱作为负载电阻,电流表串接在带负载电阻的输出回路中。

说明电路中各元件的作用(1分)

二极管——有单向导通功能,阻止反向电流的流通;

电解电容——有隔离直流流通和积蓄电能功能,能够充电与放电,充放电时间与负载有关;

电阻——有阻碍电流流通的功能,与电解电容组合可以改变电路的充放电时间。

(答对1项得0.5分,全对得1分)

2.用导线连接组装设计的电路,制成一个直流电源。用所给的电阻箱和数字式直流毫安表研究该电源的开路输出电压U0及毫安表的内阻ro(电压档无法使用)。(2分)

写出电源在输出开路时的输出电压U0的测量方法和测量结果(1分) 1) 由于电流表不能直接测量开路电压,因此通过增大负载至尽可能大,通过测量电流研究电路趋向开路时的电压趋势,计算得到结果。将RL调节至80000Ω位置,测出输出电流I,设电流表内阻为rn,有U0=I*(r+rn+RL);调节电阻箱改变RL大小至90000Ω,使输出电流变为I',U0?I'?(r?rn?RL');得出内阻:

r?ra?I'?RL?I?RLI?I',rn!!开路输出电压为:UOC??(RL'?RL);实际测量值:

I?II?I'RL=80000Ω时,I=200.6uA,RL=90000Ω时,I'=178.5uA

2) 也可以用作图法,画出(I-RL)关系图,通过外推方法求U0 3) 直接用90000Ω*178.5uA=16.1V忽略内阻影响也可算正确 (写出上述方法得0.5分)

测量结果:U0= 16.4V 得(0.5分),

与提供的参考值比较,U0=(参考值±0.5)V内得分,超出范围不得分。 写出万用表直流mA档内阻r的测量方法和测量结果(1分)

''

用元件盒上2000Ω,再串接上电流表与电阻箱RL的并联电路。先断开电阻箱(RL=∞),只有电流表串接,读出电流I,在电流表两端并接上电阻箱RL,调节RL至电流显示1/2,此时,由于rn远小于2000Ω,可以近似认为RL=rn(得0.5分)

测量结果:I=6.98mA,调节RL=3.5Ω时,I=3.51mA:得rn≈3.5Ω。 rn= 有两批表,因此可以rn=(3.5±0.5)Ω,或rn=(1.5±0.5)Ω (得0.5分)

3、用毫安表研究负载电阻RL在 [50Ω-1000Ω]范围内变化时电流的交流、直流输出电流,列表记录测试数据并计算电源在不同负载时相应的纹波系数Ku值(2分)

数据记录表的设计与数据测量(2分)

表中数据由 电压=I*RL 波纹系数Ku=U交流/ U直流 % 获得

1)正确画出数据记录表格[包含电流、电压、Ku值] (得0.5分) 2)记录负载电阻[50Ω-1000Ω]内、间隔50或100Ω的直流电流I测试值 (得0.5分)

3)记录负载电阻[50Ω-1000Ω]内、间隔50或100Ω的直流电流i测试值 (得0.5分)

''

4)根据U= IRL、u=iRL、Ku = u/U,计算出电压和Ku因子值 (得0.5分) 二、画出纹波系数Ku值随负载RL的变化曲线,说明该电源在什么负载条件时可以达到Ku≤1%(本部分3分)。

根据实验数据作图(2.5分)

1)画出坐标系,标出坐标轴物理量和单位(0.5分) 2)按数据表值标出数据点,连线获得光滑曲线(2分)

3)画图数据误差在10%以外的,错一个扣0.5分。(最多扣2分) 在图中曲线上标注Ku=1%的点,说明该点的物理含义。(0.5分)

当负载电阻RL≥650Ω时,电源的Ku值将小于1%,直流输出电压有较好的波动稳定性。(0.5分)

三、利用实验数据,确定负载电阻RL为何值时电流的输出功率达到最大,测量此时电流的等效内阻r与Ku值。(本部分3分)

负载电阻RL取何值时电源达到最大输出功率?说明理由。(1分) 计算在该负载下电源的等效内阻r(1分);

R(Ω) 50 150 250 350 450 550 650 750 850 950 1050 直流(ImA) 50.0 纹波系数Ku值(%) 输出功率(mW) 37.90 30.47 25.52 21.95 19.27 17.19 15.50 14.12 12.96 12.00 2.76 2.00 1.55 1.19 0.99 0.84 0.64 0.62 0.50 10.14 4.43 125.0 215.5 232.1 227.9 216.8 204.2 192.1 180.2 169.5 159.6 151.2 1)利用P=I2 RL计算并找出P最大值,RL为250Ω附近时,电源的输出功率最大。

''

2)按数据表值标出数据点,画出曲线,在图中曲线标注P值最大的点。 得出:负载为250Ω时,电源输出功率最大(1分)

由于输出电压无法直接测量,通过选择负载电阻RL在250Ω附近,测量负载电流,计算获得电源的等效内阻。

RL(Ω) 150 250 30.47 350 25.52 直流(ImA) 37.90 '?'?RL?I?RL根据r?ra?;测量RL=250Ω附近的两个电流,计算出电源的等

I?I'效内阻r得r?ra?257.7?;r=254.2Ω (写出过程得0.5分)

计算结果r=255±10Ω (得0.5分,超出范围不得分) 若根据负载老黄牛写出电源内阻r=RL=(得0.5分) Ku = (1分) Ku 可以通过查数据表,或测量电流后计算获得,

Ku =(2.8±0.3)% (范围之内得1分,超出范围不得分)

直流电源供以下电阻测量,前项试题内容(不管是否答题)15分扣除。 四、用组装直流电源、标准电阻箱及待测电阻盒上的三个未知电阻,用直流电桥法测量这三个电阻的阻值大小。(本部分15分)

写出测量方法与主要过程(2分)画出测量原理图(3分) 测量方法与主要过程文字部分(2分)

自组惠斯通电桥。连接Rx,R1,R2及R0(电阻箱),组成电桥电路,在A、C两端接入组装的直流电源,将B、D两端接入数字电流表。原理图如图1:

''

将电流表测试模式设为直流mA档,观察B、D两端的电流大小。从大到小调节电阻箱R0的各档旋钮,观察电流表中的电流值的变化,使其尽量向零靠近,当示值非常接近零时,可旋转量程选择钮至uA档以减小电流表的以减小电流表的量程,直至示值到0uV附近,精确判断电桥平衡的状态。读出电桥平衡时的R0的读数,记为R03

如图2,交换R1、R2位置,重新连接电路。操作方法同上,调节R0使电桥平衡的状态。读出电桥平衡时R0的读数,记为R02;

如图3,交换R1、Rx位置,重新连接电路。操作方法同中,调节R0使电桥平衡。读出电桥平衡时R0的读数,记为R03;

待测电阻测量值(3分) 电阻盒编号:

R1= 991.4 ;R2= 749.2 ;Rx= 2974.9 。 数据的正确性(3分):[根据电阻盒编号比较实测参考数据] a)结果准确性与参考数据比对,误差在±3Ω以内 (得3分) b)结果准确性与参考数据比对,误差在±5Ω以内 (得2分)

全国中学生第30届32届物理决赛实验试题及其规范标准答案

''3)画出电流表及可变化负载电阻RL(得1分);负载部分没画不得分。说明该电路的工作原理(1分)12V交流电压经过由4个二极管组成的桥式整流电路后成为直流脉动电压,再经过由电解电容和电阻组成的π型滤波电路,电压的脉动幅度大大减小,成为可以供负载使用的直流稳压电源。用可变电阻箱作为负载电阻,电流表串接在带负载电阻的输出回路中。
推荐度:
点击下载文档文档为doc格式
59u9w5016252amw9lhr375cln2z0an008fa
领取福利

微信扫码领取福利

微信扫码分享