即小灯泡的实际功率大于0.38W。
(3)[4]探究电流与电阻的关系实验时,应控制不同电阻的电压保持不变,根据把5Ω、10Ω、15Ω、20Ω分别接入电路中进行探究,保证电路中各元件的安全,且用四个电阻都能顺利地完成实验:
因电流表的量程为0~0.6A,所以电路中的最大电流为0.6A,当接入最小的电阻5Ω时,电压表示数即为允许的最大电压
U大=R小I大=5Ω×0.6A=3V
因变阻器的最大阻值为30Ω,当变阻器电阻全部连入电路中时,若接入最大的电阻R大=20Ω,此时电路中的最小电流
定值电阻的最小电压
U小=I小R定大=0.12A×20Ω=2.4V
则定值电阻两端的电压应在2.4V~3V。
3.用“伏安法”测量一只小灯泡的电阻实验中,电源电压恒为3V,小灯泡L标有“2.5V”字样,滑动变阻器标有“
”字样。
(1)请用笔面线代替导线,将图甲中实物电路正确连接完整。
要求:
滑动变阻器的滑片P向左移。
小灯泡的亮度变亮。
(___________)
(2)连接好电路,闭合开关,观察到小灯泡L不发光,电压表示数为零,移动滑片仍如此。
将电压表分别正确并联在AB、BC、CD两端,发现
.由此可知,发生故障的是_________断路(选填:
“AB”、“BC”或“CD”)。
(3)排除故障后,闭合开关,移动滑片P,当电压表的示数为2.4V时,应该向______(选填“左”或“右”)移动滑片P。
才能测得小灯泡正常工作时的电阻,小灯泡正常工作时电流表示数如图所示。
为______A,则灯泡正常工作时的电阻为__________Ω,(除不尽则保留一位小数)。
实验次数
电压表示数U/A
电流表示数I/A
电阻R/Ω
1
1.00
0.14
2
1.70
0.22
3
2.50
(4)分析表格中的实验故据发现灯泡的电阻在变化,这是因为________在影响灯丝电阻。
细心的小君发现灯泡内壁变黑,是因为高温的钨蒸气遇冷_______(填物态变化)形成的。
(5)小君同学只用电阻箱替换灯泡,其它不变,继续探究“电流与电阻的关系”,每次调节滑片P使电压表示数均为2.5V.在保证电路安全的前提下,为了能完成实验,电阻箱接入电路的阻值范围为________Ω。
【答案】
BC左0.2810.7温度凝华5~50
【解析】
【详解】
(1)滑动变阻器的滑片P向左移,小灯泡的亮度变亮,即滑动变阻器阻值要减小,同时小灯泡的额定电压为3V,所以接入电压表量程为0~3V,连接如下:
(2)连接好电路,闭合开关,观察到小灯泡L不发光,电压表示数为零,说明电路中存在断路现象或滑动变阻器接入阻值过大,移动滑片将电压表分别正确并联在AB、BC、CD两端,发现
,由此可知电路中BC间断路
(3)排除故障后,闭合开关,移动滑片P,当电压表的示数为2.4V时,为了继续增加其两端电压,应减小滑动变阻器两端电压,所以应该向左移动滑片P,才能测得小灯泡正常工作时的电阻,小灯泡正常工作时电流表示数如图所示,其量程为0~0.6A,最小分度值为0.02A,所以电流表读数为0.28A,灯泡正常工作时的电阻为
.
(4)分析表格中的实验故据发现灯泡的电阻在变化,这是因为灯泡工作时散发热量,使其灯丝温度升高,所以是温度在影响灯丝电阻。
细心的小君发现灯泡内壁变黑,是因为高温的钨蒸气遇冷凝华形成的(先升华成钨蒸气再遇冷凝华)。
(5)滑动变阻器的最大允许通过电流为0.5A,此时对应电阻箱允许接入的最小电阻,根据欧姆定律可知,允许接入的最小电阻为:
;滑动变阻器最大阻值为10Ω,根据串联分压原理可知,此时电阻箱接入的最大电阻,根据串联分压原理可知:
U1:
U2=(3-2.5)V:
2.5V=R滑max:
Rmax=1:
5,当R滑max=10Ω时,Rmax=50Ω,即电阻箱的接入阻值范围是5~50Ω.
4.小红按图甲所示的电路探究电流跟电压的关系.
(1)根据图甲,将图乙中的实物电路连接完整_______.(要求变阻器滑片向右移动时,电流表的示数变小)
(2)正确连接电路后,闭合开关.
①若发现电流表和电压表的示数都很大,这说明小华在实验操作上存在的问题是_________;
②若电压表示数约为3V,但无论怎样移动变阻器滑片,电流表示数始终为0,则电路中出现的故障可能是___________________;
(3)排除故障后,调节变阻器的滑片,测出通过电阻R的电流值和对应的电压值如下表,分析表中的数据可得出的结论是:
________________________________;
(4)为了使上述实验结论更具有普遍性,你认为还应进行下列的哪一项操作?
答:
_____________________.
A.换用电压不同的电源再做实验
B.换用阻值不同的电阻再做实验
【答案】
滑动变阻器的阻值没有在最大值处电阻断路电阻一定时,电流与电压成正比B
【解析】
【分析】
滑动变阻器与定值电阻串联,滑片向右移,电路中的电阻变大,电流减小,故滑动变阻器应将左半段接入电路中;电流表示数为零说明电路断路,电压表有示数说明电压表和电源连接的部分电路正常;物理实验中,使结论更具普遍性的方法是多做几次实验.
【详解】
(1)①滑动变阻器与定值电阻串联,当变阻器滑片向右移动时,电流表的示数变小,即滑片向右移动时电阻变大,又上面已接D,故下面接A;
②电源使用两节干电池,故电压表选用0∼3V量程,与定值电阻并联;
如图所示:
(2)①为保护电路,在连接电路时,开关应当处于断开状态;闭合开关前滑动变阻器应处于最大阻值状态,而本题中电流表和电压表的示数都很大,说明滑动变阻器的阻值没有在最大值处;
②电流表的示数为零说明电路中有断路,再根据电压表的示数判断出电路故障.电压表示数为3V等于电源电压,说明电压表的两个接线柱和电源连接的部分没有断路,所以故障是电阻断路了;
(3)在表中:
导体的电阻一定,导体两端的电压从1V到2V再到3V,相对应的,导体中的电流从0.1A到0.2A再到0.3A.电压增加几倍,电流也增加几倍,故得结论:
在电阻一定时,电流与电压成正比;
(4)换用阻值不同的电阻,多进行几次实验可避免实验的偶然性,使结论更具普遍性,故选B.
故答案为
(1)如上图;
(2)①滑动变阻器的阻值没有在最大值处;②电阻断路;(3)电阻一定时,电流与电压成正比;(4)B.
【点睛】
电压表与定值电阻并联;为保护电路,闭合开关前,滑动变阻器滑片应位于最大阻值处;探究电流与电压、电阻的关系时,要用到控制变量法.
5.在“探究一定电压下,电流与电阻的关系”的实验中,老师提供的实验器材有:
电源(电压恒为6V),电流表、电压表各一个,开关一个,四个定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω),两只滑动变阻器(规格分别为“20Ω2A”、“50Ω1A”),导线若干.
(1)请根据如图甲的电路图用笔画线将图乙实物图连接完整(要求滑动变阻器向右移动时,电路中的电流变小)_______.
导线不能交叉
(2)连线时,开关必须____,滑动变阻器必须移到最____端.(此空选填:
“左或者右”).
(3)连接好电路,闭合开关,发现电流表没有示数,移动滑动变阻器的滑片,电压表示数始终接近电源电压.造成这一现象的原因可能是_________________
填字母
.
A.电阻断路
电流表坏了
滑动变阻器短路
电阻短路
(4)排除电路故障后进行实验.实验中,当把
的电阻换成
的电阻后,应把变阻器滑片向___
填“左”或“右”
滑动,同时眼睛盯住_______.这样做的的目的是:
________.
(5)为完成了五个定值电阻进行实验,并根据实验数据如图丙所示的电流I随电阻R变化的图象.他应选择的滑动变阻器规格是_______由此得到的结论__________
【答案】
断开右A右伏特表保证电压表的示数不变“50Ω1A”电压一定时,电流跟电阻成反比
【解析】
【详解】
(1)因为当5Ω的电阻接入电路时,电压表的量程是0-3V,所以电路电流最大为
=0.6A,故电流表量程选0.6A,则根据电路图,连接实物电路,如图所示:
(2)连线时,开关必须断开,滑动变阻器必须移到最右端,以保护电路;
(3))连接好电路,闭合开关,发现电流表没有示数,说明电路中没有电流,移动滑动变阻器的滑片,电压表示数始终接近电源电压.说明电路中有断路现象,造成这一现象的原因可能是电阻断路了;
(4)除电路故障后进行实验.实验中,当把5Ω的电阻换成10Ω的电阻后,接入电路的电阻变大,电流变小,滑动变阻器两端的电压变小,固定电阻两端电压变大,为了保持固定电阻两端的电压不变,应把变阻器滑片向右滑动,增大滑动变阻器两端电压,同时眼睛盯住电压表,以保持电压表示数不变;
(5)应选择的滑动变阻器规格是“50Ω1A”,电压一定时,电流跟电阻成反比.
【点睛】
(1)根据电路图连接实物,注意导线不要交叉和电表量程选择适当;
(2)电路连接时都要断开开关;
(3)连好电路闭合开关,发现电压表有示数,电流表无示数则故障可能是电阻发生断路;
(4)根据串分压的知识,先判断出改接后电压表的示数变化,然后判断滑片的移动方向;
6.小华找到了一张测定汽车油箱内油量的装置图,如图所示,他与同组同学对相关问题进行了探究。
(1)把油量信息转化为电信息,有利于信息的传递。
装置中,信息转化的关键环节为:
油量变化→杠杆绕O点转动→电路的______变化→电流变化;
(2)若圆弧形电阻丝最大阻值为100Ω,其他可供选择的器材有:
恒压电源E1(电压3V)和E2(电压18V);电流表A1(量程0~0.6A)和A2(量程0~0.1A);定值电阻R1=5Ω、R2=30Ω和R3=100Ω。
为了节约能源,并且实现油量最大时,电流表示数最大,器材选择的最佳组合为______;
A.E2、A2、R3
B.E1、A2、R2
C.E1、A2、R1
D.E2、A1、R3
(3)合理选择器材后,他们通过测量,得到了下表所示的结果(其中V是油箱的容积,Ig是电流表的最大示数):
液体体积
V
0
电流表示数
Ig
依据测量结果,可以将电流表的刻度改为油量体积。
分析数据可知,当液体体积为
时,电流表示数______(选填“大于”、“等于”或“小于)
;
(4)关于探究过程的反思,下列说法中不正确的是____。
A.调整圆弧形电阻丝的位置,要让圆心在O点
B.为保证安全和方便,测量时用水来灌装油箱
C.为节约空间,应该使电路元件尽量靠近油箱
D.该装置还存在一些缺陷,应继续探究并改进
【答案】总电阻B小于C
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]杠杆绕O点转动,电阻值接入电路的阻值变化,电路总电阻变化,电流变化。
(2)[2]为了节约能源,需要电压较小的,电流较小,则选择电源E1和电流表A2,当油量最大时,电流表示数最大,圆弧形电阻丝接入电路阻值为0,则需要定值电阻为
综上,故选B。
(3)[3]如果液体体积和电流表示数成正比,则当液体体积为
时,电流表示数等于
,分析电流表的示数可知,电流减小的变化量越来越小,所以当液体体积为
时,电流表示数小于
。
(4)[4]A.让圆心在O点,则两边力臂大小相同,变化量相同,故A正确,不符合题意;
B.水不可燃,容易获取,测量时用水来灌装油箱,故B正确,不符合题意;
C.电路元件会由于电流热效应,温度较高,油是可燃物,电路元件尽量靠近油箱容易燃烧,故C错误,不符合题意;
D.当油量最小时,电阻丝接入电路最大,电流最小,但是电流表示数不为0,所以需要对电流表的示数最小位置进行标记为油量为0,故D正确,不符合题意。
故选C。
7.如图所示,电源电压为6V,图甲为伏安法测电阻的电路图;图乙为连接不完整的实物图.
(1)对照电路图甲,用笔画线代替导线将图乙中未连接部分连接起来.____.
(2)如果实验操作中出现:
电流表有示数,电压表示数为0的现象,其故障可能是(_________)
A.电流表的正、负接线柱接反
B.电压表的量程选小了
C.电阻R发生了短路
D.把滑动变阻器下端两接线柱连入电路
(3)电路连接正确后,闭合开关,若将滑片P向左移动时,电压表示数____(选填“变大”、“变小”或“不变”).
(4)实验过程中,电流表和电压表的示数如图所示,此时测得的Rx=____Ω.
(5)此实验要多次测量电阻值,最后求电阻值的平均值,其目的是____.
【答案】
C变大5减小实验误差
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]伏安法测电阻的实物连接图的连接方法,先将电压表外出来,把其它元件串联连接起来,最后将电压表并在待测电阻两端即可,注意滑动变阻器连接要一上一下两接线柱才有变阻作用,注意电流表和电压表的量程及接线柱的正负.
(2)[2]实验操作中,电流表有示数,说明电路是通路,电压表示数为0说明待测电阻短路,所以其故障可能是电阻R发生了短路,故选C.
(3)[3]电路连接正确后,闭合开关,若将滑片P向左移动时,滑动变阻器接入电路电阻变小,根据串联电路分压特点,滑动变阻器分得电压降低,待测电阻分得电压升高,所以电压表示数变大.
(4)[4]电流表和电压表的示数如图所示分别是0.5A和2.5V,根据欧姆定律得,此时测得的电阻
.
(5)[5]此实验要多次测量电阻值,最后求电阻值的平均值,这是为了测量一个物理量的值,其目的是减小实验误差.
8.在探究“通过导体的电流与电阻的关系”的实验中,所用电源电压恒为10V.已有的5个定值电阻的阻值分别为20Ω、30Ω、40Ω、50Ω、60Ω.
(1)根据图甲所示电路,用笔画线代替导线将图乙所示的实物电路连接完整_________.(导线不交叉)
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移至最_______(填“左”或“右”)端.闭合开关后,发现电流表指针无偏转,电压表指针有明显偏转,原因可能是电阻R________(填“短路”或“断路”).
(3)在实验中,先接入电阻值为20Ω的电阻,调节滑动变阻器的滑片P至某一位置时,观察到电流表、电压表指针位置如图丙所示,则电流表示数为_______A,电压表示数为_______V,接下来用30Ω的电阻代替20Ω的电阻做实验时,应将滑动变阻器的滑片P从上一位置向_______(填“左”或“右”)滑动.
(4)为了完成实验探究,依次将剩下的3个定值电阻分别接入图乙的电路中,替换前一次接入的定值电阻,调节滑动变器的滑片P至合适位置,再读出电流表的示数,计算出每次接入的定值电阻R的倒数
,以电阻的倒数
为横坐标,电流I为纵坐标,在坐标系中描点并作出I
图线,如图丁所示.由I
图线可初步得出结论:
在电压一定时,导体中的电流跟导体电阻的倒数成______比;由此进一步得出结论:
在电压一定时,导体中的电流跟导体的电阻成_______比.
(5)上述实验中所选滑动变阻器的最大阻值至少为_________Ω.
【答案】
右断路0.48右正反15
【解析】
【分析】
【详解】
(1)滑动变阻器与定值电阻串联,滑动变阻器要“一上一下”连接,故只要将滑动变阻器的右上端连接到定值电阻的左端即可,如图所示:
(2)为了保护电路,开关闭合前,应将滑片P移到阻值最大处;由图知,滑片左侧电阻丝接入电路,所以滑片应移到阻值最大端即右端;
闭合开关后,电流表指针无偏转,说明电路中可能存在断路故障;而电压表指针有明显偏转,则电压表与电源两极相连通,则说明与电压表并联部分发生断路,原因可能是电阻R断路;
(3)根据图示可知,电流表的量程为0~0.6A,其分度值为0.02A,则电流表示数为0.4A;
电压表的量程为0~15V,其分度值为0.5V,电压表示数为8V;
在探究电流与电阻的关系时,应保持电压表的示数不变;
将20Ω电阻换成30Ω后,根据串联电路的分压特点,则电压表的示数会变大,要保持电压表的示数不变,所以应该增大增大变阻器的阻值,则变阻器两端的电压增大,所以应将滑动变阻器的滑片P向右端移动;
(4)根据描绘出的I﹣
图线是一倾斜在线,可以看出通过导体的电流与电阻的倒数成正比,由此进一步得出结论:
电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比.
(5)根据串联分压的知识,当电阻的阻值最大为60Ω时,所需滑动变阻器的阻值最大;
此时电路中电流:
;
电源电压为10V,则滑动变阻器的最大阻值至少为:
.
【点睛】
重点是测量小灯泡电功率的实验,注意滑动变阻器使用应一上一下接入电路,要能根据要求选择合适的接线柱,且闭合开关前应调整到阻值最大端,电流表读数时,看清楚所用量程,搞清楚分度值,再进行读数.最后一问注意灵活运用串联电路的电压和电流特点,利用欧姆定律可求滑动变阻器的最小阻值.
9.如图甲是阳阳同学设计的根据欧姆定律测电阻的实验电路.
(1)检查无误后,闭合开关.他将滑片P向左滑动时,电压表示数将_____(选填“增大”、“减小”或“不变”);当P滑到某一位置时,两表读数如图乙所示,由此可知电阻R=_____Ω.你认为这个结果可靠吗?
_____,理由是_____.
(2)做完测电阻实验后,阳阳发现桌上还有一个标有额定电流I额的小灯泡和两个开关,一个已知阻值为R0的定值电阻,他想:
能否在不用电流表的情况下测定小灯泡的额定功率呢?
通过与同学讨论,他设计出了如图丙所示的电路图,并完成了小灯泡额定功率的测量.具体操作是:
①闭合开关_____,断开开关_____,移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为_____;
②保持滑动变阻器的滑片位置不动,断开开关_____,闭合开关_____,读出此时电压表示数为U;
③小灯泡的额定功率P额=_____(用已知量和所测物理量符号表示结果).
【答案】增大10不可靠只测了一组数据数据,误差较大S、S1S2I额R0S1S、S2(U﹣I额R0)I额
【解析】
【分析】
(1)判断将滑片P向左滑动时,变阻器接入电路中的电阻变化,由分压原理,确定变阻器的电压变化,由串联电路电压的规律,判断电压表示数的变化;根据电表小量程读数,由欧姆定律
,求电阻大小:
为提高测量的准确度,要多次测量取平均值.
(2)当通过灯的电流为I额时,灯正常发光,根据串联电路电流的规律和欧姆定律,定值电阻的电压为I额R0,故应闭合开关S、S1,断开S2,使电压表测定值电阻的电压,移动变阻器的滑片,当电压表示数为I额R0,灯正常发光;保持滑片的位置不变,通过开关的转换,使电压表测定值电阻与灯串联的总电压U,因电路的连接