2022年浙教版科学中考复习电学实验探究
1.实验室购买了一卷标有长度为100m的铜芯漆包线,小科想通过实验测定其实际长度。他首先测得导线横截面积S为1mm2 , 查阅资料得知现温度下这种导线每米的电阻值为0.017Ω。
(1)利用如图甲所示的实物图测出铜导线的电阻。
①实验中,小科在闭合开关前应将滑片P置于最________端。(填“左”或“右”)。
②小科通过移动滑片P,测得多组数据,绘制成U-I图像如同乙,据此可“判定这卷导线的实际长度________100m。(填“大于”、“等于”或“小于”)
(2)小思认为用电子秤测出这卷导线的质量m,利用铜的密度ρ也可以算出实际长度。请你写出这卷导线实际长度L的计算式:L=________(用字母表示)。
2.在学习欧姆定律之后,老师请同学们设计一个测未知电阻Rx的电路,其中小明同学设计的电路如图甲所示。R0为已知阻值的电阻,当S1闭合S2断开时,电流表读数为I;当S1、S2都闭合时,电流表读数为I1。
⑴请你写出小明同学测Rx的表达式。Rx=______________________。
⑵小红设计了不同于小明同学设计的测量电路,如图乙所示。请你将图丙中的器材按图乙电路连接起来(用笔连线表示导线),要求滑动变阻器的滑片P处于最右端时,连入电路的阻值最大。_________
⑶比较两个电路图,请你说一说小红设计的电路的优点________________________。
3.为了探究“电流与电阻的关系”,小明用阻值不同的定值电阻、电压为6伏的电源、滑动变阻器(20Ω,2.5A)等器材按图甲方式连接电路,进行如下实验。
①将4欧的R1接入电路,当电压表示数为4伏时,记录电流表的示数。
②用R2替换R,发现无论如何左右移动滑片P,电压表指针在4伏的刻度左右摆动,但无法准确指在4伏的刻度线上。
老师告知小明;滑动变阻器的线圈结构如图乙所示,因此无法连续改变接入电路的有效阻值,当定值电阻与滑动变阻器最大阻值相比过小时,会导致步骤②现象发生
③用一根阻值为0.5欧的电阻丝制作一个可连续改变阻值的旋钮式变阻器,并按图丙方式接人电路,继续实验。通过调节滑片P和旋钮触片Q使电压表示数为4伏,此时电流表示数如图丁所示。
(1)图丁中电流表的示数为_________安
(2)步骤③中滑片P和旋钮触片Q处在如图丙所示的位置时,电压表示数略超过4伏,则小明应如何调节滑片P和旋钮触片Q,使电压表示数为4伏?_________。
(3)小明利用图甲电路继续他的探究实验,仍保持定值电阻两端的电压为4伏,则下列定值电阻可用来替换R1进行实验的有______________(可多选)。
A.15欧 B.25欧 C.35欧 D.45欧
4.在探究“电流跟电压、电阻关系”的过程中,小明同学做了如下步骤:
步骤1:根据电路图连接实物图
步骤2:保持定值电阻R阻值不变,闭合开关S后,使R两端电压成倍数变化,如1V、2V、3V,分别读出并记录对应于不同电压下的电流表示数,比较每次电流表的示数是否成整数倍的变化。
步骤3:保持每次定值电阻两端电压保持不变,换用不同的定值电阻,使电阻成整数倍的变化,如5Ω、10Ω、15Ω,分别读出并记录对应于不同阻值的电流表的示数,比较每次的电阻值与电流值的乘积是否相等。
(1)下面左边为探究“电流跟电压、电阻关系”的电路图,请帮小明将右边实物图按电路图连线(注:电流表用:“0~0.6A”; 电压表用“0~3V”)。 ____________
(2)“步骤2”的设计目的是为了探究____________;
(3)当小明同学在按“步骤3”做时,选一个“5Ω”的电阻,测得电流表示数为0.2A,当换“10Ω”来做时,发现电流表的示数不是0.1A,(不考虑温度对电阻的影响),你认为电流表的读数将会是_________(填“大于”、“小于”)0.1A,滑片应该向_____________移动(选填“A”、或“B”),此时,手和眼睛的分工是_________________。
5.方方做了研究通过定值电阻的电流与它两端电压的关系的实验后,欲探究通过小灯泡的电流与小灯泡两端电压的关系现有电压为9V的电源、规格为“”的小灯泡、规格为“”的滑动变阻器、导线、开关、电流表和电压表等器材。方方根据图甲所示电路实验时发现无论怎么调节滑动变阻器,电压表示数始终较大,无法探究电压更小时小灯泡的电流与电压的关系。方方在老师的指导下,设计了如图乙所示的电路图,继续实验。
(1)当使用图甲电路进行实验,滑动变阻器阻值调到最大时,电压表示数为4伏,此时电流表示数为___________________________。
(2)方方根据电路图乙,连接实物电路如图丙所示。老师说少连了一根导线,请你帮她在图中添上这根导线_____________。
(3)方方按图乙正确连接后进行实验,采集数据,绘制了小灯流与电压关系的曲线图,如图丁所示。
①AB段是直线,可得出的探究结论是:在电压较小时,______________。
②BC段明显发生弯曲,是因为___________________________。
6.在“伏安法测定值电阻”的实验中,小金同学所用的电源电压恒定不变,但电源电压未知,滑动变阻器标有“20Ω 1.5A”字样,电压表和电流表的量程合适,如图甲所示为已连接了部分电路的实物图:
(1)用笔画线代替导线,将图甲中的电路连接完整。 ___________
(2)当电压表示数为 2.4V 时,电流表的示数如图乙所示,则电阻丝的电阻为__Ω。
(3)在某次实验时,小金连接电路后,闭合开关,在移动滑动变阻器滑片的过程中发现,电流表示数变大时,电压表示数反而减小;电流表示数变小时,电压表示数反而增大。经检查所用器材均完好,小金猜想电路连接有误。你认为出现上述实验现象的原因是___________________。
(4)小金正准备继续实验,发现电压表已损坏。他利用余下的电流表和滑动变阻器完成对的再一次测量。请你在图丙中画出设计的电路图,并完善下列步骤。
①按电路图连接好电路;______
②调节滑动变阻器的滑片,使接入电路的阻值为0 时,读出电流表的示数;
③调节滑动变阻器的滑片,使接入电路的阻值为最大值时,读出电流表的示数;
④据已知条件和测量结果,写出定值电阻的表达式:=____。
7.小科按照实验要求,设计测量未知定值电阻Rx阻值(范围为400~600Ω)的实验。器材:干电池两节(总电压为2~3V),电压表(量程0~3V、0~15V)、电流表(量程0~0.6A、0~3A)、滑动变阻器(500Ω 0.5A)各一个,开关、导线若干。
(1)要求一:测算出Rx,且实验过程中不能拆接电路。
小科设计实验电路如图甲。请分析:
①小科在设计实验前通过估算发现,用所提供的电流表无法测量出电路中的电流,其原因是__________________________________________________________。
②实验时,先将变阻器滑片P移到某一位置a处,读出电压表示数为U1,U1即为电源电压;再将变阻器滑片P移到另一位置b处,读出电压表示数为U2,则U1-U2就是此时滑动变阻器两端的电压。根据相关数据计算Rx的阻值。实验中滑片P所在的a、b处分别对应的位置是:_____________________________________。
(2)要求二:增加一个电学器材实现Rx阻值的直接读取,且电路只能连接一次。小科增加了一个阻值可连续调节且可读数的变阻器Y,重新设计了图乙电路。实验步骤如下:①先闭合开关S、S1调节滑动变阻器使电压表示数为2V;②再断开开关S1,闭合开关S2,_____________________________,读取此时Y的数值。Y的示数即为Rx的阻值。
8.冰冰同学用图示装置进行了磁现象知识研究。在铁架台上面虚线框中是由可调电压的学生电源、导体ab(在下虚线框内)、保护电阻、开关组成一回路。下面虚线框中由蹄型电磁铁、滑
动变阻器和开关、电源(在上虚线框内)构成回路。
(1)冰冰连接好电路后,闭合开关,发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片P,导体ab仍静止不动,检查发现电路连接正确、各实验器材都完好,请你帮忙分析出现上述情况的原因是________(写出一点即可)。
(2)找出问题并正确处理后,将变阻器的滑片P移到图示位置,闭合开关S,发现导体ab向右摆动,此实验现象可以说明________的工作原理。
(3)利用本实验装置及实验现象可以探究或说明的磁现象知识有__________。
A.电流的磁效应 B.感应电流产生的条件
C.磁场对对流的作用 D.电磁铁的磁场强弱与电流大小的关系
9.在做“研究相同电压下不同导体中电流与电阻的关系”实验时,电源电压恒为3V,滑动变阻器规格为“20Ω 10A”,还有多个阻值不小于的定值电阻可供选择。
(1)实验电路如图所示,小科检查电路时发现有一个元件连接错误(其它元件连接正确),该元件和错误分别是__________;
(2)改正错误后,正确操作,测得实验数据如下表所示。
实验次数 第一次 第二次 第三次
定值电阻/ 5 10 ★
电流表示数/A 0.40 0.20 0.10
表中“★”处所选用定值电阻的阻值是_________Ω;
(3)小科用更多不同阻值的定值电阻重复上述实验,并将滑动变阻器的功率与其电阻值的关系绘制图像。该图像最接近于下列图像中的_________。
A. B. C. D.
10.在探究“电流与电阻的关系”时,小明从平时作业中经常提到“电源电压保持不变”得到启示,将书本上的实验电路(如图甲所示)精简成了如图乙所示电路进行研究。但在实际操作中,小明发现每次更换电阻R以后,电压表的读数都会发生改变。这是什么原因呢?
(1)小明经过思考,用一种更粗的铜导线把电路中原来的导线替换掉,重新进行实验,小明这样操作基于的猜想是________。
(2)通过查阅相关资料,小明还了解到电源其实本身内部就有电阻(电源内阻)。为了便于理解,可以把电源内阻“拿”到外部电路中,如图丙所示。结合第(1)问中的实验猜想,以及第(2)问中查阅的资料,小明清楚了每次更换电阻R后,电压表的读数都会发生改变的原因是________。小明从本实验的探究过程中得到启示,如图丁所示的串联电路的电压特点应该这样表述:________(选填“A”、“B”或者“AB均可”)
A.灯L1、L2两端电压之和等于它们的总电压
B.灯L1、L2两端电压之和等于电源电压
11.有一个阻值未知的定值电阻R(R约6Ω),要求测出未知电阻的阻值。图甲是测量R阻值的部分实物图,电源为两节干电池。
(1)用一根导线将电路连接完整______(连线不得交叉)。
(2)闭合开关,移动滑片P,发现电压表有示数,电流表无示数,故障可能是导线______(选填“a”“b”或“c”)断路。
(3)排除故障后,闭合开关,移动滑片P,当电压表示数为1.2V时,电流表示数如图乙所示,则R=______Ω。
12.某科学兴趣小组进行“通过导体的电流与电阻的关系”的实验探究。
(1)同学们按如图甲所示的实物图连接电路。
①连接电路时,开关打开,滑动变阻器的滑片应置于___________(填“A”或“B”)端。
②检查连接无误后,闭合开关,发现电流表、电压表均无示数。他们将导线的端取下,依次接在滑动变阻器的A、接线柱上时,观察到两种情况下电流表均无示数、电压表示数均为电源电压。则电路故障可能为___________。
A.电阻短路 B.电阻断路
C.滑动变阻器短路 D.A、间导线断路
③排除故障后,重新开始实验,实验时始终保持___________表示数不变。同学们根据实验记录的数据,画出了通过导体的电流与电阻的关系图像,如图乙所示。
(2)分析图像发现:在此实验中,当定值电阻阻值较大时,通过它的电流较小。进一步分析发现随着阻值的增大,电流的变化量越来越___________。可见,若连入电路的定值电阻阻值均太大,不易发现通过导体的电流随电阻的变化规律。
13.小明在探究“通过导体的电流与电压的关系”时,设计了图甲的电路。电源电压不变,为定值电阻,滑动变阻器上标有“”的字样。
(1)实验前在检查仪器时,小明发现电压表指针如图乙所示,则应对电压表进行的操作是___________。
(2)实验中,记录了多组电流表和电压表、的示数,作出、两条图线,如图丙,其中表示通过R1的电流和R1两端电压关系的图线是___________(填字母)。
(3)本实验中测量了多组数据,爱思考的小明想到:在许多实验中都需要进行多次测量,有的是为了从不同情况中找到普遍规律,有的是为了求平均值以减小误差。则下列实验中多次测量的目的与本实验相同的有___________(填序号)。
①研究动能与速度的关系;②用伏安法测定值电阻的阻值;③研究导体的电阻与长度的关系
14.为测量额定电压为“3V”的小灯泡发光时的电阻,小程连接了如图所示的电路,其中电源电压恒定为6V。
(1)小程合理地连接好电路,闭合开关,发现小灯泡不亮,但电流表、电压表示数都不为零,接下来他应进行的操作是___________。
A.检查灯泡是否断路 B.检查灯泡是否短路
C.检查开关是否接触良好 D.移动滑动变阻器的滑片
(2)下表为小程记录的实验数据:
实验序号 电压表示数/V 电流表示数/A
1 1.00 0.250
2 2.00 0.450
3 2.40 0.500
4 3.00 0.520
小程在测量第一组数据后再测量第二组数据时,滑动变阻器的滑片P应向___________端滑动(选填“左”或“右”)。
(3)在完成以上实验后,小程还想测量另一个额定电压为3.8V的小灯泡的正常发光的电阻,但该电压表“0~15V”量程已损坏,只有“0~3V”量程可用,只更换小灯泡,其他器材不变。请设计出完成该实验的电路图并画在虚线框中___________。
15.在测量小灯泡电功率的实验中,相关电学器材如下:电压表、电流表各1只,小灯泡(额定电压3.8V、阻值约为10欧),开关1只,新干电池3节,滑动变阻器1只(规格是“20欧1安培”),导线若干。
(1)小金连接的实验电路图如图所示,其中有一条导线连接错误,请在错误的导线上画“×”,并用笔画线代替导线,画出正确的连线___________。
(2)正确电路连接好后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,发现小灯泡始终不亮,但电压表有示数,电流表无示数,则故障的原因可能是___________。
(3)排除故障后,调节滑动变阻器,读出两只电表的示数,其中一组数据有伪造的嫌疑,请指出并说明判断依据:___________。
序号 1 2 3 4
电压/伏 1 2 3.8 4.2
电流/安 0.11 0.24 0.35 0.38
16.小科同学利用电压表和电流表测量电阻的阻值(约),电源选用两节干电池。
(1)检查电路,发现有一根导线连接错误,请你在连接错误的导线上打“×”,在图中补画出正确的连线______。
(2)该同学检查电路连接正确后,闭合开关,可是无论怎样移动滑片,电压表示数总为不变,为查寻原因,接下来他应先进行的具体操作是______。
A.检查开关是否接触良好 B.检查滑动变阻器是否短路
C.检查定值电阻是否断路 D.查看电流表是否有读数
(3)做完以上实验后,小科将电阻换成一个额定电压为,阻值约为的小灯泡,进行“测量小灯泡的额定电功率”的实验,则小科对电路必须进行的改动,方案是______。
17.为了探究“电流与电阻的关系”,小明用阻值不同的定值电阻、电压恒为3伏的电源、滑动变阻器( )等器材按图甲方式连接电路,进行如下实验。
(实验步骤)
①将5欧的定值电阻接入电路,闭合开关,移动滑动变阻器滑片,当电压表示数如图所示时,记录电流表的示数。
②断开开关,把滑片移到A端。
③依次用阻值为10欧和20欧的定值电阻和替换,重复步骤①和②。
④分析处理数据。
(异常现象),
a、小明发现,每次实验中将滑片向右移动过程中,刚开始电流表和电压表的示数均为0,当滑片移到某一位置C点时,两电表才有示数。
b、在完成电阻的实验后,再用阻值为30欧定值电阻替换,重复实验时,当电压表有示数后,其示数一直大于2伏。
请根据上述信息回答下列问题:
(1)图乙中电压表的示数为___________伏。
(2)实验中出现异常现象的原因是电路中存在故障,该故障是___________。
(3)为了能继续完成30欧的定值电阻实验,小明设想:只要将与滑动变阻器B端相连的导线改接在A端即可。请问小明想法是否可行并简要说明理由:___________。
18.小明用如图甲所示电路探究电流与电阻的关系,电源电压3V,电阻R有4个阻值(5Ω、10Ω、15Ω、25Ω)供选用,滑动变阻器Rp规格为“10Ω 2A”。
(1)闭合开关后,小金发现电流表、电压表示数均为0,他将一根导线的一端接电源正极,另一端依次试触a、b、c、d各接线柱,当接触到d时,电压表开始有示数且为3V,电流表示数仍为0,经进一步检查,电流表及各接线处均完好,则电路中所有可确定的故障是___________。
(2)排除故障并将问题元件进行同规格更换,此时R的阻值为5Ω。闭合开关,调节滑片P,使电压表示数到达某一数值:此时电流表示数如图乙所示。该电流表的示数为___________,接着将R阻值换成10Ω,小金接下来的操作是___________。
(3)下列图像中,能大致反映本实验中各物理量之间关系的是___________。
A.电流表示数与R阻值的关系
B.电压表示数与R阻值的关系
C.变阻器接入电路阻值与R的关系
D.电阻R的功率与R阻值的关系
19.用如图甲所示的电路“探究电流与电阻的关系”,电源电压恒为6伏,定值电阻R备有5欧、10欧、20欧、40欧各一个。
(1)将5欧的定值电阻接入电路闭合开关,移动滑片P发现电压表无示数,电流表有示数且不断变化,则电路故障可能是______(选填字母)。
A.定值电阻R短路 B.定值电阻R断路 C.滑动变阻器短路
(2)排除故障后闭合开关,移动滑片P,完成5欧的定值电阻实验。断开开关,不改变滑动变阻器滑片的位置,将5欧的电阻换成10欧的电阻,闭合开关后,为保证电压表示数与更换前相同,滑片P应向______(选填“左”或“右”)端滑动。
(3)实验中依次接入定值电阻,调节滑片使定值电阻两端电压相同,记下电流表读数,绘出电流Ⅰ与电阻倒数1/R变化的图像乙,由图乙可知:每次控制定值电阻两端的电压均为______伏。
(4)为了顺利完成整个实验,则滑动变阻器的阻值至少是______欧。
20.小柯同学用伏安法测导体的电阻。
(1)按实验电路图连接好电路,闭合开关前,应该将滑动变阻器的滑片移到最______端(填“左”或“右”)
(2)闭合开关后,小柯发现电压表读数约为电源电压,但无论如何调节滑动变阻器的滑片,电流表读数都为零,则电路故障可能是______。
(3)排除故障后,移动滑片到某一位置,读出电压表和电流表的示数,记录在下表中,改变滑片的位置,共测得三次电压值和相对应的电流值,小柯通过计算得出,导体的电阻值为______。
实验次数 U(伏) I(安) R(欧)
1 1.5 0.28 5.3
2 2.2 0.42 5.2
3 2.6 0.51 5.1
(4)小妍同学用如图甲所示的电路图探究欧姆定律,研究电流与电阻的关系,现有器材如下:3个定值电阻是R1(5Ω),R2 (10Ω)、R3(20Ω),滑动变阻器R,导线,开关,电源电压为。为了用以上三个定值电阻完成实验且确保电路安全,如果控制电压表两端的电压在,滑动变阻器R的最大阻值至少为______。
21.小金想探究小灯泡的亮暗程度与灯实际功率的关系。于是找来一只规格为“0.6A 30Ω”的滑动变阻器,两只额定电流均小于0.6A,额定电压分别为2.5V的灯L1和额定电压为3.8V的灯L2,先后接在电源电压恒为6V的电路中,按照如图1所示的电路进行探究:
(1)请用笔画线代替导线,根据图1所示电路图,将图2所示实物图连接完整______(要求:滑动变阻器处于A端时阻值最大)。
(2)小金连接电路后闭合开关,发现灯L1不发光,电流表、电压表示数均较小,他立即判断L1断路,于是断开开关拆下L1,重新寻找连接电路。请评价他的做法是否合理,并说明理由:______。
(3)小金按图1所示的电路继续进行实验:闭合开关,移动滑片P,使灯L1发光,测出灯L1的相关科学量,记录和计算结果如下表:
次数 电压U/V 电流I/A 实际功率P/W 电阻R/Ω
1 1.6 0.20 0.32 8.00
2 2.0 0.22 0.44 9.09
3 2.5 0.24 0.60 10.42
小金观察到灯L1的亮度变化是:第二次比第一次亮,第三次比第二次更亮。结合表中数据得出的结论是______;
(4)小金接着用L2(L2的阻值约为15Ω)替换L1,进行重复。发现电压表的0-15V的量程已损坏,于是把电压表并联到变阻器两端,预想当电压表示数为2.2V时,灯两端达到额定电压能正常发光。为了防止电压表超出量程而损坏,小金的具体操作应该是______。
22.某同学在探究“小灯泡发光时的亮度与电功率的关系”的实验中,所用的电源电压时4V,小灯泡额定电压为2.5V,小灯泡两端允许加的最大电压为额定电压的1.2倍。
(1)请将图甲的实验电路连接完整。____________
(2)该同学正确电连接电路后,闭合开关并移动滑片P,记下多组对应的电压电压表和电流表的示数,并绘制成图乙所示的图像。根据图像信息,可计算出小灯泡的额定功率是__________瓦。他发现该图像不是直线,你认为出现这种情况的主要原因是__________________________________________________。
(3)继续实验,移动变阻器的滑片,使灯泡两端电压等于额定电压的0.8倍,同时观察小灯泡亮度比正常发光时暗一些,结合图乙数据可知,灯泡的亮度是由于__________决定的。
23.小红同学在实验室测量额定电压为2.5V、电阻约为6Ω的小灯泡的功率,实验电路图如甲图所示。
(1)在小红同学连接好的实物图(乙图)中,请你指出其中的一处错误___________;
(2)纠正错误后,小红同学再调节滑动变阻器,使灯泡两端电压达到额定电压,此时电流表的示数如丙图所示,则小灯泡的额定功率为___________W;
(3)实验中可将灯泡两端电压分别调为额定电压的0.8倍、1倍、1.2倍等进行多次实验。多次实验的目的是___________;
(4)若将图中的灯泡换成一个额定电压为3.8V(此种灯阻值约为10Ω)的小灯泡,若要测出该小灯泡的额定功率,则原实验电路中必须改变的是___________;
A.只改变电源电压 B.只改变电压表量程 C.电源电压和电压表量程都要改变
24.小明做测“小灯泡电功率”实验时,所用器材有电压为6V的电源,额定电压为2.5V的小灯泡,以及符合实验要求的滑动变阻器、电压表、电流表、开关和导线。
(1)图甲所示是小明没有连接完整的实物电路,请用笔画线代替导线,帮小明将电路连接完整。_____________
(2)小明连好电路闭合开关后,发现小灯泡不发光,电流表和电压表都有示数但示数很小,无论如何移动滑动变阻器滑片P,小灯泡始终没有发光,则原因可能是_____________。
(3)小明正确连接电路后闭合开关,移动滑片P到某处。小灯泡正常发光,电流表的示数如图乙所示,小灯泡的额定功率是___W。
(4)测完小灯泡的额定功率后,在不改变变阻器滑片P情况下,仅将小灯泡换成5Ω定值电阻,若要使电压表的示数仍为2.5V,滑片P应向___移动(选填“左”或“右”)。
25.在测量小灯泡功率的实验中,相关电学器材如下:电压表、电流表各1只,小灯泡(额定电压3.8V、阻值约为10欧),开关1只,新干电池3节,滑动变阻器1只(规格是“20欧1安培”),导线若干。
乙
小科连接了如图甲所示的电路进行实验。调节滑动变阻器,读出两表的示数,并记录在表乙中。试分析:
(1)小灯泡的额定功率为_______
(2)表乙的数据中,有组数据有伪造的嫌疑,请指出并说明判断依据______________
(3)在测完小灯泡的电功率后,小科绘制出小灯泡的U-I图像,如图丙,小科还想进一步绘出该小灯泡的P-U2和P-I2图像,则下图中正确的是(______)
A. B.C. D.
26.小华同学在利用图甲连接的实物图进行“测量小灯泡的电功率”实验。小灯泡上标有“2.5V”字样(灯泡额定功率小于1.2W),电源为两节新干电池。
(1)图甲有根导线连接错误。请在这根导线上打“×”用笔画线代替导线,将其改正______。
(2)排除故障后,闭合开关,移动滑片,验测得多组数据,绘制出小灯泡的电流随它两端电压变化的关系图像,如图乙所示。分析图像可知;小灯泡的额定功率为______W。
(3)继续实验时灯泡突然熄灭,经分析:可能是灯泡断路,也可能是滑动变阻器断路。小华通过观察______(填“电压表”或“电流表”)初步判断出灯泡断路。
(4)爱动脑筋的小华想用图像中阴影部分面积来表示电压为U时的实际功率。画出了丙图中的A、B两个不同图像。他不知道自己画的哪个图是对的,你认为应选哪个?__________。
27.在“测量小灯泡的电功率”实验中,小灯泡上标有“2.5V”字样(灯泡额定功率小于 1.2W),电源为两节新干电池。图甲是连接的实物图。
(1)图甲有根导线连接错误。请在这根导线上打“×”用笔画线代替导线,将其改正。(_______)
(2)排除故障后,闭合开关,移动滑片,电压表的示数如图乙所示,为了测量小灯泡的额定功率,应将滑动变阻器的滑片向___________(填“左”或“右”)端移动。根据实验测得的数据,绘制出小灯泡的电流随它两端电压变化的关系图像,如图丙所示。分析图像可知;小灯泡的额定功率为___________W。
(3)继续实验时灯泡突然熄灭,经分析:可能是灯泡断路,也可能是滑动变阻器断路。下列操作不能判断出故障类型的是___________。
A.直接观察电流表示数
B.直接观察电压表示数
C.将一根导线并联在灯泡两端,观察电流表是否有示数
D.将另一个完好的灯泡并联在灯泡两端,观察电流表是否有示数
(4)实验室,小明组的电流表坏了,他找来了一个已知阻值的定值电阻R0, 设计了图丁电路测小灯泡的额定功率。连好电路后,操作步骤如下:①断开S1、闭合S2, 移动滑片,使电压表的示数等于灯泡的额定电压U额;②保持滑片的位置不变,断开S2、闭合S1, 记下电压表的示数U,则小灯泡额定功率表达式:P额=___________(用U额、U、R0表示)。
28.某兴趣小组在研究“串联电路特点”的实验中,将一个阻值约为10欧的普通小灯泡L和一个LED灯串联后接入电路(如图甲) ,闭合开关S,发现LED灯亮而小灯泡L不亮,小明认为这是因为通过LED灯的电流大于小灯泡的电流引起的。
实验次数 电压/N 电流/mA 电阻/Ω
1 1.4 12 116.7
2 1.6 14 114.3
3 1.8 16 112.5
… … … …
(1)小应同学反对小明的这种说法,理由是___________。
(2)两位同学进行如下实验寻找原因:
实验一:将一根导线并联在图甲电路中LED灯的两端, 观察到小灯泡L发光了。
实验二:在老师帮助下, 他们利用电压表和电流表, 按图乙所示的电路对LED灯的电阻进行测量,闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,获得多组数据如表:
①实验一排除了哪种因素导致小灯泡不发光的可能性?___________。
②根据实验数据, 他们分析“LED灯亮而小灯泡L不亮”的可能原因是___________。
(表达与交流)同学们把实验结果向老师汇报之后,老师肯定了他们的研究成果,并引导同学们该实验也说明了LED灯和普通小灯泡的发光原理有所不同, 可以继续探究……
29.小明测量小灯泡的电功率中,提供的实验器材有:待测小灯泡(额定电压为2.5V)、电源(二节新干电池)、滑动变阻器、电流表、电压表、开关及导线若干。
(1)小明通过移动滑片记录了五组数据,描点并绘出了如图乙所示的I—U图像。据图像可知小灯泡的额定功率为__________W。
(2)测出小灯泡的额定功率后,同学们又把灯泡两端的电压调为额定电压的一半,发现测得的实际功率不等于其额定功率的四分之一。此时它的实际功率_________0.1875W(选填“大于”“小于”或“等于”)。
(3)小华利用小明的实验器材,只增加了一个阻值为10见定值电阻R1,如图丙是她设计的电路图,则她_______(选填“能”或“不能”)测出小灯泡的额定功率。
(4)实验结束后,小明将该小灯泡单独与一个10的定值电阻串联后接入电压为3V的电源两端,此时的功率是_________W。
30.一个额定电压是、额定电流是的小灯泡,小金想实验验证这个小灯泡的额定功率实验室中有如下器材:电流表、电压表、开关各一个,二个规格分别为“ ”、“ ”的滑动变阻器,导线若干,电源(电压为)。
(1)小明应选用合适的滑动变阻器,如果他选择错误,可能造成的后果有______。
①无法测量小灯泡的额定功率 ②小灯泡灯丝烧断
③电流表指针偏转超出最大值 ④滑动变阻器电阻丝熔断
(2)实验过程中,小明忽略了电流表的调零(如图),而其他操作均正确,当调节滑动变阻器,使电流表示数为时,此时小灯泡的实际功率______(填“小于”、“等于”或“大于”小灯泡的额定功率。
(3)实验过程中若电压表突然断路,则电灯的亮度将______(填“变亮”、“变暗”或“不变”)。
31.小科做“测定小灯泡电功率”的实验时,连接的实物电路如图甲所示,电源电压为3V,小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)请将图甲实物图连接完整________。
(2)实验过程中,当电压表示数为2.5V时小灯泡正常发光,电流表示数如图乙所示,小灯泡的额定功率为________W。
(3)小科受此实验启发,想测定电动自行车上用作照明的LED(发光二极管)额定功率。在老师的帮助下通过实验得到该LED的电流电压图象如图丙所示,查阅资料知道该LED的额定电压为3V,结合图象可得该LED的额定功率为________W。小科进一步发现,在额定电压下工作时,LED比小灯泡亮,请对此现象作出解释________。
32.小明同学在进行“测量额定电压为3.8V的小灯泡额定功率”的实验。
(1)如图甲所示是小明同学连接的实物电路图,图中只有一根导线连接错误,请你在图中用“×”标出这根错接的导线,只改接一根导线使电路成为正确的电路。___________
(2)在实验过程中,当电压表示数为额定电压一半时,电流表示数如图乙所示,小灯泡的实际功率为___________W。(精确到小数点后两位)
(3)当小灯泡正常工作时,电流表示数为0.24A。小明发现,其原因是___________。
33.在做“测定小灯泡的电功率”实验时,选用的器材有电压为 6 V 的电源,额定电压为2.5 V 的小灯泡,以及滑动变阻器、电流表、电压表、开关和导线等。如图甲是没有连接完的实物电路。
(1)请你用笔画线代替导线,将实物电路连接完整。(______)
(2)正确连接电路闭合开关后,发现无论怎样移动滑动变阻器滑片,灯泡都不亮,电 压表示数接近 6 V,电流表示数几乎为 0,电路的故障可能是______。
(3)经适当调整后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片 P 到某处,发现电压表的示数为 2.2 V,若要测量小灯泡的额定功率,应将滑片 P向______端滑动。
(4)在多次测量中小明发现:当电压表的示数增大时,电压表与电流表的示数之比______(选填“变大”“变小”或“不变”),出现此现象的原因为______。
(5)通过移动滑片 P,测得多组数据,绘制成 U—I 图像如图乙、据此,请计算:当小灯泡正常发光时,滑动变阻器消耗的功率。(______)
34.小明同学进行“测定小灯泡电功率”的实验,现有器材:额定电压为2.5V小灯泡(电阻约为10Ω),电源电压为6V,电流表,电压表,开关各一个,规格分别为“10Ω,1A”和“50Ω,0.5A”的滑动变阻器各一个,导线若干。
(1)实验中应选择规格为___________ (填编号)的滑动变阻器。
A.“10Ω,1A” B.“50Ω,0.5A”
(2)在连接实物图时,小明发现有一根导线连接错误,请你在连接错误的导线上打×,并在图上补画出正确的连线。(________)
(3)小明接着把小灯泡换成定值电阻来探究“电流跟电阻的关系”,先接入5Ω的定值电阻,当滑动变阻器移的滑片移到中点时,测得电流表示数为0.2A,然后他只将5Ω的电阻换成10Ω电阻,通电时可发现电流表的示数_________ (选填“>”、“<”或“=”)0.1A(不考虑温度对电阻的影响)。为完成探究他接下来的具体操作是________ 。
35.某兴趣小组为了测量小灯泡的电功率,选用电压恒为3V的电源,额定电压为2.5V的小灯泡(正常发光时的电阻约为)
(1)该小组发现用图甲所示的电路无法完成此实验,经检查各接线柱接触良好、器材均正常,请指出错误所在______
(2)排除故障后闭合开关,电压表示数为2V,若要测量小灯泡的额定功率,接下来的操作是______
(3)根据多次实验后的数据绘制出灯泡两端的电压和通过的电流关系如图乙所示实验结束后断开开关,发现电表实数如图丙所示利用已知信息推测该灯泡的额定功率______
36.测量小灯泡额定功率的实验中,器材如下:待测小灯泡(额定电压为)、电源(电压恒为)、电流表(、)、电压表(、)、滑动变阻器、开关各一只,导线若干。
(1)如图甲所示是某同学开始时连接的电路,仔细观察发现该电路存在连接错误,但只需改动一根导线,即可使电路连接正确。请你在应改动的导线上打“×”,并用笔画线代替导线画出正确的接法。______
(2)电路连接正确后,闭合开关,发现小灯泡不亮,但电流表、电压表均有示数,接下来应进行的操作是______(选填字母代号)。
A.检查灯泡是否断 B.检查灯泡是否短路
C.检查开关接触是否良好 D.移动滑动变阻器的滑片
(3)根据上述电路完成实验后,另有同学设计了如图乙所示的电路,也测出了额定电流为的小灯泡的额定功率。已知电源电压不变,滑动变阻器的最大阻值为,实验方案如下:
①按电路图连接电路。
②只闭合开关S1,移动的滑片,使电流表的示数为,灯泡正常发光。
③只闭合开关S2,保持的滑片位置不动,移动R2滑片,使电流表的示数为。
④保持的滑片位置不动,将的滑片移到最左端,电流表的示数为,再将的滑片移到最右端,电流表的示数为。
⑤小灯泡额定功率的表达式为______(用、、、表示)。
37.小柯同学在进行“测量额定电压为3.8V的小灯泡额定功率”的实验
(1)如图甲所示是小柯同学连接的实物电路图,图中只有一根导线连接错误,请你在图中用“×”标出这根错接的导线,只改接一根导线使电路成为正确的电路。______
(2)在实验过程中,当电压表示数为额定电压一半时,电流表示数如图乙所示,小灯泡的实际功率P实=______W。(计算结果精确到小数点后两位)
(3)当小灯泡正常工作时,电流表示数为0.24A。小柯发现P额<4P实。其原因是______。
38.小刚同学选用如图甲所示的器材和电路进行实验。其中电源电压为6V,小灯泡的额定电压为2.5V,滑动变阻器的铭牌上标有“ 1A”字样。
(1)请用笔画线代替导线将图甲的实验电路补充完整(要求滑动变阻器的滑片向右移动时,小灯泡变亮)。___________
(2)在做“测量小灯泡额定功率”的实验中,闭合开关后,移动滑片直到电压表的示数为2.5V,此时电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为___________W。
(3)小刚还想探究“电流与电阻的关系”,于是将图甲中的小灯泡换成三个阻值分别为、、的定值电阻,其余连接均不改变。图丙是小刚根据测得的实验数据绘制的电流I随电阻R变化的图像。实验结束后,小刚问老师保持该电压不变的情况下,能否更换的定值电阻继续进行此实验,老师指导小刚分析了不能更换的原因。你认为原因是___________。
39.某兴趣小组的同学利用图甲所示的电路进行了多个电学实验。实验中电源电压为6伏且恒定不变。
(1)第一小组的同学要测量电阻Rx的阻值,他们在A、B间接入待测电阻Rx,请你用笔画线代替导线,将图乙中的实物图连接完整。___________
(2)第二小组的同学要测量小灯泡的额定功率。他们在A、B间接入额定电压为2.5伏的小灯泡,电路连接、实验步骤及操作都正确。闭合开关后,调节滑动变阻器滑片,发现电压表的示数始终大于灯泡的额定电压,且小灯泡发光较亮,出现这种现象的原因是___________。
(3)第三小组的同学要探究电流与电阻的关系,这个实验中,滑动变阻器除了有保护电路的作用外,还有___________作用。
40.小科同学利用电流表和电阻箱测量小灯泡的功率,设计并连接了如图甲所示的实物电路。
(1)闭合开关S,将单刀双掷开关S2扳向“1”,调节滑动变阻器的阻值使电流表的示数为I1,如图乙所示,I1=______A
(2)将开关S2扳向“2”,保持滑动变阻器的阻值不变,调节电阻箱的阻值R,使电流表的示数仍为I1,此时R=5Ω;
(3)步骤(1)小灯泡的实际功率P1=______W;
(4)在实际测量中,若小灯泡的额定电流为I0=2I1,以下关于灯泡额定功率P0与实际功率P1的数值关系,你认为可能的是______
41.小科做测量“小灯泡电功率”实验时,连接的电路如图所示,所用器材:电压为的电源,额定电压为的小灯泡,以及符合实验要求的滑动变阻器、电压表、电流表、开关和导线。
(1)小科正确连线后,闭合开关,发现灯不亮。你认为他接下来的实验操作是:______
(2)实验中通过移动滑片P,分别记下了多组对应的电压表和电流表的示数,并绘制成了如图乙所示的U-I图像。根据图像提供的信息,可计算出小灯泡的额定功率是______。
(3)实验结束后,小科仅将小灯泡换成定值电阻,来探究电流与电阻的关系。准备的定值电阻有、、、。先将的电阻连接到电路后,闭合开关,移动变阻器的滑片P,达到控制电压时电流表的示数如图丙所示。为完成此四组实验,滑动变阻器的最大电阻应不小于______。
42.现有一额定电流是0.3A、额定电压约为6V的小灯泡,小明同学想用实验验证这个小灯泡的额定功率。实验室中有如下器材:电流表、电压表、开关各一个,二个规格分别为“ 1A”、“ 0.5A”的滑动变阻器,导线若干,电源(电压恒为12V)。请回答:
(1)小明应选用合适的滑动变阻器,如果选择错误,可能造成的后果有______(填序号)。
①无法测量小灯泡的额定功率②小灯泡灯丝会被烧断
③电流表指针偏转超出最大值④滑动变阻器电阻丝熔断
(2)小明选择正确的滑动变阻器,并按照图甲电路图正确连接电路,实验过程中,小明忽略了电流表的调零(如图乙),而其他操作均正确,当他调节滑动变阻器,使电流表示数为0.3A,此时得到的小灯泡额定功率会______(填“正确”、“偏大”或“偏小”)。
(3)实验过程中出现电灯不亮,电压表指针无偏转,则故障可能是______(故障只发生在灯泡或滑动变阻器)。
(4)小明将小灯泡换成阻值不同的定值电阻R后继续研究电流与电阻之间的关系,下列图像中,能大致反映此实验中各科学量之间关系的是______
A. B. C. D.
43.小科在做“测量小灯泡电功率”的实验中,实验室有如下器材:电源(电压恒为6V),小灯泡L(额定电压为2.5V,灯丝电阻约为10Ω),电流表、电压表、开关、滑动变阻器R各一个,导线若干。
(1)用笔画线代替导线,帮小科同学将图甲中的电路连接完整:___
(2)正确连接电路,闭合开关后,发现灯泡不亮,电流表无示数,电压表有示数,原因可能是___
(3)排除故障后,移动滑动变阻器滑片P的位置,获得多组对应的电压值和电流值,绘制小灯泡U-I图像如图乙所示,小灯泡的额定功率为______W。
(4)小科打算增加一个阻值为25欧姆的定值电阻R0,利用一只电流表或者电压表,通过图丙或图丁两种不同方案的电路图测定小灯泡的额定电功率,则以下判断正确的是______
A.两种方案都能 B.两种方案都不能
C.丙方案能,丁方案不能 D.丙方案不能,丁方案能
44.如图是测量小灯泡额定电功率的实验,电源电压恒为 6V,小灯泡额定电压 U额=2.5V,正常发光电阻约为 10Ω,有两个规格分别为“10Ω 2A”“50Ω 1A”的滑动变阻器。
(1)本实验应选择规格为______的滑动变阻器。
(2)如图甲已有部分电路连接好,请用笔画线代替导线,将电路连接完整______。
(3)连接好电路后闭合开关,发现小灯泡发光,电流表有示数,电压表无示数,如果只有一处故障,则可能断的是导线是______(选填“a”“b”或“c”)。
(4)排除故障后,闭合开关,调节滑片 P,当电压表示数为 2.5V 时,电流表示数如图乙,则小灯泡的额定功率为______W。
45.在“测量小灯泡的电功率”实验中,小灯泡上标有“2.5V”字样(灯泡额定功率小于1.2W),电源为两节新干电池。图甲是连接的实物图。
(1)图甲有根导线连接错误。请在这根导线上打“×”用笔画线代替导线,将其改正。________
(2)排除故障后,闭合开关,移动滑片,电压表的示数如图乙所示,为了测量小灯泡的额定功率,应将滑动变阻器的滑片向________(填“左”或“右”)端移动。
(3)继续实验时灯泡突然熄灭,经分析:可能是灯泡断路,也可能是滑动变阻器断路。下列操作不能判断出故障类型的是_______。
A.直接观察电流表示数
B.直接观察电压表示数
C.将一根导线并联在灯泡两端,观察电流表是否有示数
(4)小华将滑片P从阻值最大位置移到阻值最小位置进行实验,并依据实验数据,描出灯泡的I—U图像(如图a),任取图像中一点构成矩形(如图b中阴影部分),则矩形的面积表示的物理含义是________。
46.“测定小灯泡的额定功率”实验的电路图如图甲所示。电源电压为 6V,小灯泡 L 的额定电压为 2.5V,电阻约为 10Ω,可供选用的滑动变阻器 R1和 R2的最大阻值分别为 10Ω 和 50Ω。
(1)图乙是根据实验数据绘成的U—I 图像,根据图像提供的信息可计算出小灯泡的额定功率为___________;当滑动变阻器的滑片向左移动过程中,小灯泡的电阻将___________。(选填“变大”、“变小”或“不变”)
(2)还有一组同学没有电压表,而是利用两只电流表和一个阻值已知的电阻 R0,其它元件与前面相同,仍然完成了实验。请在虚线方框内画出该组同学实验的电路图并写出实验方案___________。
47.某科学兴趣小组利用图甲电路研究“通过导体的电流与电阻的关系”,电源电压恒为3V。
(1)小科通过实验得到了I与R的关系如图乙所示,由图像可以得出的结论是_________。
(2)当定值电阻为10Ω时,移动滑片P,使电流表的示数为0.2A,记录实验数据。若将定值电阻换成20Ω进行实验,正确操作后读数。小雨想要求此时滑动变阻器的功率,他的答案是0.2W,他的过程如下:;;;
你认为小雨做得对吗?若不对,请指出小雨错在哪里并给出正确答案:________。
(3)小真将电路中的定值电阻换成了小灯泡,来测量小灯泡的电功率。正确连接好电路,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,在保证各元件均安全的情况下,这段时间内,若小灯泡电阻变化量的绝对值是R1,滑动变阻器接人电路的电阻变化量的绝对值是R2。则R1和R2大小关系正确的是(______)
A.R1> R2 B.R1= R2 C.R1< R2
48.“测量小灯泡的功率”实验,器材有:电压恒为的电源、额定电压为的小灯泡、滑动变阻器()、电压表、电流表、开关各一个,导线若干。
(1)某同学按图甲连接如图乙的电路,另一同学认为这样连接电压表的量程太大,会造成电压测量有较大误差。按正确方法连接好电路后,闭合开关移动滑片,得到如下表数据,则该灯泡的额定功率是_____;
电压表的示数 2.9 2.6 2.2 1.9 1.6 1.3 1.0
电流表的示数 0.20 0.22 0.24 0.25 0.26 0.27 0.28
小灯泡的电功率 0.62 1.025 1.4
(2)另一组同学也用相同方法进行实验,不小心将电压表烧坏,老师只提供一个开关和阻值为10Ω的定值电阻,其它器材不变。于是,他们设计了如图丙所示的电路图,然后按照以下步骤进行实验。请补充完整实验步骤及相关实验数据(数据用字母表示):
a、闭合断开,移动滑动变阻器的滑片使电流表的示数为;
b、_____。
则小灯泡额定电功率_____。
49.小明用如图甲所示电路来测量小灯泡的电功率(部分实验器材的规格已标明)。
(1)请用笔画线代替导线将图甲中滑动变阻器连入电路,使之接入电路的阻值最大________;
(2)实验中,小明发现无论怎样调节滑动变阻器,两电表指针始终处于图乙所示位置,则故障是________;
(3)故障排除后,小明从滑动变阻器接入电路阻值最大时开始记录数据,得到小灯泡U—I图像如图丙所示,所用滑动变阻器的规格是下列四个选项中的________;
A.“5Ω2A” B.“15Ω2A” C.“25Ω2A” D.“30Ω2A”
(4)某次调节中,滑动变阻器接入电路的阻值减小了,小灯泡的阻值变化了,则________ (填“>”“<”或“=”)。
50.小科利用如图1所示的电路测定小灯泡的额定功率。所用器材:额定电压为2.5V的小灯泡、电池组(二节干电池串联,电压为3V),电压表一块,滑动变阻器(10Ω,2A)定值电阻(R0=5Ω)、开关三个和导线若干。
(1)用笔画线代替导线,将图2中的实物电路按照图1所示的电路图连接完整___________。
(2)实验操作。
①只闭合S、S2,移动滑片P,使电压表的示数为___________V;
②只闭合S、S1,保持滑片P不动,读出电压表的示数为2.25V;
③小灯泡的额定功率为___________W。
(3)当加在灯泡两端的电压为额定电压的一半时,灯泡的实际功率P实 ___________(选填“>”“<”或“=”)P额
(4)小科又利用图3所示的电路测出了标有“0.5A”字样小灯泡L的额定功率,请在虚线框内补上小灯泡、电压表和定值电阻R(阻值已知)这三个元件的符号,使电路完整,实验操作方便___________。
参考答案
1.右, 小于,
【详解】
(1)①为了保护电路闭合开关前滑片在阻值最大处即左右端;
②由图象知:R===1.6Ω,
因为每1m的电阻为0.017Ω,
所以导线的总长度为L线= =94.11m<100m;
(2)用电子秤测出这卷导线的质量m,铜的密度;
这卷导线的体积:V=;
这卷导线的长度:L==
2. 滑动变阻器起到保护电路作用;滑动变阻器可以多次测量求平均值减小误差
【详解】
(1)[1]当开关S1闭合S2断开时,电流表读数为I,电流表测量的是电阻的R0电流,所以的R0两端的电压为IR0,当S1、S2都闭合时,定值电阻与未知电阻并联,所以未知电阻两端的电压也为IR0,电流表读数为I1,此时通过未知电阻的电流值为I1 I,故未知电阻的电阻为:.Rx=.
(2)[2]小红设计的是根据伏安法来测量未知电阻的阻值,所以电流表与未知电阻串联,电压表与未知电阻并联,通过滑动变阻器与未知电阻串联来改变未知电阻两端的电压值和通过未知电阻的电流值。根据滑动变阻器的滑片P处于最右端时,连入电路的阻值最大这一信息可知,滑动变阻器必须将A接线柱接入电路,故滑动变阻器接入的接线柱为A. D或A. C. 如图所示:
(3)[3]小红所设计的电路中用了滑动变阻器,能起到保护电路作用,可以多次测量求平均值减小误差。
3.2 将滑片P向右移动,使电压表示数略小于4伏,再将触片Q沿逆时针转动,直至电压表示数为4伏 ABC
【详解】
(1)[1]由电流表选的量程可知分度值是0.1A,电流为2A。
(2)[2]由②知,当定值电阻与滑动变阻器最大阻值相比过小时,因滑动变阻器的线圈结构如图乙所示,无法连续改变接入电路的有效阻值,故导致电压表指针在4伏的刻度左右摆动,图丙中,用一根阻值为0.5欧的电阻丝制作一个可连续改变阻值的旋钮式变阻器与滑动变阻器串联,且此时将其最大电阻连入了电路中,故只能将触片Q沿逆时针转动,减小旋钮式变阻器连入电路中的电阻,因步骤③中滑片P和旋钮触片Q处在如图丙所示的位置时,电压表示数略超过4伏,为使电压表示数略小于4V,即应通过增大电路的电阻减小电流,故将滑片P向右移,使电压表示数略小于4V,再将触片Q沿逆时针转动(电路中总电阻变小,总电流变大),根据U=IR,电压表示数变大,直到电压表示数为4V。
(3)[3]根据串联分压原理得:﹣﹣﹣①,①式左边为一定值,故右边也为一定值,当变阻器取最大值时,对应的定值电阻最大,即,即定值电阻的最大电阻为40Ω,故用来替换R1进行实验的有15欧、25欧、35欧的电阻,即选ABC。
4. 电阻一定,研究电流与电压的关系 大于 B 手移滑动变阻器,眼睛看电压表
【详解】
(1)[1]探究“电流跟电压、电阻关系”时,电压表与定值电阻并联,电流表与定值电阻串联,电流表用:“0~0.6A”; 电压表用“0~3V”。如图:
(2)[2]“步骤2” 中,保持定值电阻R阻值不变,改变 R两端电压观察并记录不同电压下的电流表示数。是为了探究电阻一定,研究电流与电压的关系。
(3)[3] “步骤3” 中,将“5Ω”的电阻,换为“10Ω”后,若其两端电压不变,则电流表示数应为0.1A。但实际定值电阻两端分得的电压增大,所以电流表的读数将会大于0.1A。
[4][5]为了探究电流与电阻的关系,应保证电阻两端电压不变,将“5Ω”的电阻,换为“10Ω”后,电阻两端分得的电压增大,应将其电压降低为原来的值,则应增大滑动变阻器两端电压,所以滑片应该向B移动。此时,手移滑动变阻器,眼睛看电压表,直到电压表为原来的示数。
5.0.5A 通过小灯泡的电流与它两端的电压成正比 电阻变大
【详解】
(1)[1]由图甲知,灯泡与滑动变阻器串联,电压表测量灯泡两端的电压,由题意知,灯泡两端的电压为4V,所以滑动变阻器两端的电压为
U滑=U-U灯=9V-4V=5V
所以电路中的电流为
(2)[2]由图乙知,滑动变阻器的左半部分与灯泡并联,所以连接如图所示
(3)①[3]由图象知,AB段是一段直的线段,可知,在电压较小时,通过灯泡的电流与它两端的电压成正比。
②[4]BC段出现弯曲,是由于灯丝的电阻随温度的升高而增大,电压较高时,灯丝的温度也随之升高,因此灯丝的电阻也会增大,从而造成电流与电压不成正比的现象。
6. 10 电压表并联在滑动变阻器两端
【详解】
(1)[1]定值电阻的两端电压未知,则电压表选择0~15V量程,电压表与定值电阻并联,滑动变阻器已经选定了下面接线柱,任意选择上面一个接线柱串联在电路中。如下图:
(2)[2]电流表选择0~0.6A量程,分度值为0.02A,电流为0.24A,此时电压表示数为2.4V,则电阻丝的电阻为:
(3)[3]电源电压恒定,电流表串联在电路中,当电流表示数变大时,通过定值电阻的电流变大,由可知,定值电阻的电压增大,由串联电路的电压特点可知,滑动变阻器的电压减小,而已知电流表示数变大时,电压表示数反而减小,所以,原因是电压表并联在滑动变阻器两端了。
(4)[4][5]电压表已损坏,用余下的电流表和滑动变阻器完成对的再一次测量,设计的电路图如下图;
实验步骤:
按照电路图连接好电路;调节滑动变阻器的滑片,使接入电路的阻值为0时,读出电流表的示数;再调节滑动变阻器的滑片,使接入电路的阻值为20Ω时,读出电流表的示数;当滑动变阻器滑到最左端,只有定值电阻接入电路,测得电流,滑动变阻器滑到最右端端,定值电阻与滑动变阻器最大值20Ω串联在电路中,测得电流。根据电路在两种状态下电源电压相等,故:
解得:
7.被测电阻阻值范围为400-600欧姆,2节干电池的总电压最大为3伏特,根据欧姆定律可估算出电路中最大电流值为0.0075A,比电流表最小刻度值0.02安培小得多,因此电流表无法测量电路中电流 a点在最右端,b点在最左端 调节Y的阻值,使电压表示数为2V
【详解】
(1)①被测电阻大小为400﹣600Ω,2节干电池的电压为3V,由欧姆定律,电路中的最大电流约为I===0.0075A<0.02A(电流表小量程分度值),故电流表无法测量电路中的电流;
②实验时,先将变阻器滑片P移到某一位置a处,读出电压表示数为U1,U1即为电源电压,可知a点在最右端;再将变阻器滑片P移到另一位置b处,读出电压表示数为U2,则U1﹣U2就是此时滑动变阻器两端的电压,根据相关数据计算Rx的阻值,b点在最左端;
(2)①先闭合开关S、S1,调节滑动变阻器使电压表示数为2V;②再断开开关S1,闭合开关S2,调节Y的阻值,使电压表示数为2V,读取此时Y的数值;根据等效替代法,Y的示数即为Rx的阻值。
8.电源电压太低 电动机 A,C,D
【详解】
(1)电路连接正确、各实验器材都完好,无论怎样移动滑动变阻器的滑片P,导体ab仍静止不动,可能是电源电压低,造成电路中的电流过小,导体周围产生的磁场弱;
(2)闭合开关S,导体ab向右摆动,说明导体通电后周围产生磁场,与电磁铁周围的磁场相互作用产生磁力;此过程中消耗了电能,获得了机械能,是电动机的工作原理;
(3)该装置通电后导体ab受力摆动,是因为通电后电磁铁和导体ab周围产生了磁场,通电导体在磁场中受到磁力的作用,故可探究AC;利用滑动变阻器改变电路中电流大小时,导体ab的摆动幅度可反映出电磁铁磁性的强弱,故可探究D;导体切割磁感线运动时,电路中有无感应电流无法判断,故不能探究B.
9.电流表,正负接线柱接反 20 A
【详解】
(1)[1]在使用电流表时,电流必须从正接线柱流入,负接线柱流出,根据图可知,电流表的正负接线柱接反了。
(2)[2]研究相同电压下不同导体中电流与电阻的关系时,需要控制电压不变,根据欧姆定律可知,定值电阻两端的电压为
当电流为0.10A时,接入的电阻的阻值为
(3)[3]用更多不同阻值的定值电阻重复上述实验,实验中控制定值电阻两端的电压不变,根据串联电路的电压的规律可知,滑动变阻器两端的电压保持不变,根据P=可知,当滑动变阻器接入电路的电阻变大时,功率会变小,故A符合题意。
故选A。
10.见解析 见解析 A
【详解】
(1)[1]用一种更粗的铜导线把电路中原来的导线替换掉,长度和材料材料不变,横截面积变大,电阻变小,小明之所以这样操作可能是猜想导线的电阻较大影响实验现象。
(2)[2]由于电源有内阻和导线本身有电阻,由串联分压可知,电源内部和导线分得一部分电压,每次更换电阻R后,电压表的读数都会发生改变。
[3]由于电源有内阻和导线本身有电阻,要分得一部分电压,所以灯L1、L2两端电压之和不等于电源电压,而是等于它们的总电压。
11. b 5
【详解】
(1)[1]滑动变阻器串联进电路中,连接滑动变阻器,注意“一上一下”,如图
(2)[2]若导线a、c内部断路,则整个电路断路,两表都没有示数,不符合题意;
若导线b内部断路,可导致电压表串联在电路中,电流表没有示数,但电压表串联在电路中测电源电压,电压表有示数,符合题意,故障可能是导线b内部断路。
(3)[3]电压表示数为1.2V时,电流表示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流为0.24A,可得
12.B D 电压 小
【详解】
(1)①[1]连接电路时,为了保护电路,开关S应处于断开状态。闭合开关S前,滑片P应置于阻值最大处的B端。
②[2]A.如果电阻R短路,闭合开关,电路为通路,电流表有示数,电压表无示数,故A不符合题意。
B.若电阻R断路,闭合开关,电压表串联在电路中,测电源电压,电压表有示数,故B不符合题意。
C.若滑动变阻器短路,闭合开关,电压表测电源电压,电压表有示数,故C不符合题意;
D.AE间导线断路,闭合开关,整个电路断路,两表都没有示数;将导线EF的E端取下,依次接在滑动变阻器的C、A接线柱上时,电压表串联在电路中,因电压表内阻很大,电流表没有示数,电压表与电源连通测电源电压,有示数,故D符合题意。
故选D。
③[3]通过导体的电流与电阻的关系,要始终保持电压表示数不变。
(2)[4]进一步分析发现随着阻值的增大,曲线接近水平,故电流的变化量越来越小,可见,若连入电路的定值电阻阻值均太大,不易发现通过导体的电流随电阻的变化规律。
13.调换电压表的正、负接线柱 A ①③
【详解】
(1)[1]实验时,发现电压表V2指针如图乙所示,即发现电压表指针反向偏转,说明电压表正负接线柱接反了,则应交换电压表正负接线的连接。
(2)[2]甲图中,电阻R1和滑动变阻器R2串联,电压表V1测R1的电压,电压表V1测R2的电压,当滑片向右移动时,变阻器连入电路中的电阻变大,由电阻的串联和欧姆定律,电路中的电流变小,根据U=IR,电阻R1的电压变小,由串联电阻电压的规律,R2的电压变大,故其中表示通过R1的电流和R1两端电压关系的曲线是A。
(3)[3]研究通过导体的电流与电压的关系实验要多次测量,目的是为了避免实验的偶然性得普遍性的结论。
①研究动能与速度的关系,多次测量是为了得出普遍性的结论,故①符合题意。
②用伏安法测定值电阻的阻值,多次测量是为了取平均值减小误差,故②不符合题意。
③研究导体的电阻与长度的关系多次测量是为了得出普遍性的结论,故③符合题意。
故选①③。
14.D 右
【详解】
(1)[1]电流表、电压表示数都不为零,所以电路没有发生断路,灯泡不亮可能是因为两端电压太低,电功率太小造成的,所以下一步的操作应该移动滑动变阻器的滑片,ABC错误,D正确。
(2)[2]第二组数据灯泡两端的电压增大,所以此时应该减小滑动变阻器的阻值,将滑片向右滑动。
(3)[3]当灯泡正常发光时,即要使灯泡电压为3.8V,则滑动变阻器两端电压为
6V-3.8V=2.2V<3V
电压表“0~15V”量程已损坏,只有“0~3V”量程可用,所以把电压表并联在滑动变阻器的两端,移动滑动变阻器的滑片使电压表的示数为2.2V时,即可进行实验。电路图如图所示:。
15. 灯泡断路 第一组数据中的电流值伪造。因为滑动变阻器最大电阻为20Ω,灯泡电阻约为10Ω,总电阻最大为30Ω,则电路中的最小电流为0.15A左右,不可能为0.11A,所以有伪造嫌疑
【详解】
(1)[1]由原电路图知,电流表与灯泡并联,电压表串联在电路中,故电流表与电压表连接错误,电压表应与灯泡并联,电流表应串联在电路中,电路如图所示:
(2)[2]正确电路连接好后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,发现小灯泡始终不亮,但电压表有示数,电流表无示数,可能是灯泡断路,导致电压表串联进电路中。
(3)[3]滑动变阻器最大电阻为20Ω,灯泡电阻约为10Ω,总电阻最大为
R大=20Ω+10Ω=30
由欧姆定律,电路中的最小电流
故第一组数据中的电流值伪造。
16. BC 电压表选择0~15V量程
【详解】
(1)[1]由图示电路图可知,电压表连接错误,电压表应与待测电阻并联,修改后电路图如下图所示:
(2)[2]移动滑片,电压表总为3V,说明电压表测的是电源电压,可能定值电阻处断路或滑动变阻器处短路,故选BC。
(3)[3]由于电流表的数值不会很大,所以可以选择0~0.6A的量程,而小灯泡额定电压3.8V大于3V,所以电压表量程应改为0~15V。
17.2 滑动变阻器C点出现断路 见解析
【详解】
(1)[1]由图乙可知,电压表的量程是0~3V,分度值是0.1V,电压表的示数是2V。
(2)[2]实验中将滑片向右移动过程中,刚开始电流表和电压表的示数均为0,电路中可能出现断路,当滑片移到某一位置C点时,两电表才有示数,说明滑动变阻器C点出现断路。
(3)[3]小明的做法不可行。若需完成30Ω的实验,电压表的示数是2V,变阻器两端的电压
U滑=U-U定=3V-2V=1V
变阻器两端的电压是定值电阻两端的电压的,由串联分压可知,变阻器的电阻为
×30Ω=15Ω
需要滑动变阻器阻值大于等于15欧,而AC之间的最大阻值在5-10欧之间。
18.滑动变阻器断路 0.4 滑动变阻器的滑片应向右端移动 C
【详解】
(1)[1]由题意,闭合开关后,他将一根导线的一端接电源正极,另一端依次试触a、b、c各接线柱,电流表、电压表示数均为0,说明电源正极和c之外的电路有断路,当接触到d时,电流表示数仍为0,电路可能断路,电压表开始有示数且为3V,说明电压表与电源连通,则可能是与电压表并联的电路断路了,故原因是滑动变阻器断路。
(2)[2][3]电流表示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,该示数为0.40A;电流与电阻之积为
UV=IR=0.40A×5Ω=2V
为一定值,将R阻值换成10Ω,根据串联电路分压原理可知,要保持电阻两端的电压不变需增大滑动变阻器接入电路的阻值,所以滑动变阻器的滑片应向右端移动。
(3)[4]A.因电压表示数不变,即电流与R之积为一定值,故电流随R的变化关系为反比例函数,故A不符合题意;
B.换用不同的电阻时,电压表示数不变,故B不符合题意;
C.定值电阻的电压为2V,变阻器的电压为1V,由分压原理,变阻器与R的比值为1∶2,故变阻器连入电路的电阻与R的关系为一过原点的直线,故C符合题意;
D.定值电阻的功率,即电阻的电功率与R之积为一定值,电阻的电功率随R变化关系为反比例函数,故D不符合题意。
故选C。
19.A 左 2 80
【详解】
(1)[1]由图知道,若移动滑片P发现电流表有示数且不断变化,说明故障不是断路;移动滑片P发现电压表无示数,说明定值电阻R两端的电压为零,即定值电阻R短路,故A正确。
(2)[2]由串联分压原理知道,将定值电阻由5Ω改接成10Ω的电阻,电阻增大,其分得的电压增大;探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,即应保持电阻两端的电压不变,由串联电路电压的规律知道,应增大滑动变阻器分得的电压,即应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,由图知道,滑片应向左端移动。
(3)[3]由图乙知道,绘出的电流I与电阻倒数的图像是一条过原点的直线,故可得到结论:电压一定时,通过导体的电流与电阻的倒数成正比,即电压一定时,通过导体的电流与电阻成反比,代入数据知道,每次控制定值电阻两端的电压均为2V。
(4)[4]当阻值为40Ω的定值电阻与整个滑动变阻器串联时,每次控制定值电阻两端的电压均为2V,所以,滑动变阻器两端的电压为
由串联分压原理知道,变阻器连入电路中的电阻至少为
20.右 电阻断路 5.2 20
【详解】
(1)[1]闭合开关前,为了保护电路,应该将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处,即最右端。
(2)[2]无论如何调节滑动变阻器的滑片,电流表读数都为零,说明电路可能断路,现电压表读数约为电源电压,可能电阻断路。
(3)[3]导体的电阻值
(4)[4]控制电压表两端的电压在,变阻器两端的电压
U滑=U-U定=4V-2V=2V
由串联分压可知,变阻器连入电路的电阻等于定值电阻的阻值,当R3=20Ω,变阻器连入电路的电阻是20Ω,滑动变阻器R的最大阻值至少为20Ω。
21. 不合理,可能通过灯的电流太小,应先移动滑动变阻器观察灯是否发光 小灯泡的实际功率越大,灯越亮 闭合开关前,将滑动变阻器的滑片处于中间略偏右的位置(略偏右不作要求)
【详解】
(1)[1]①电压表应该与灯泡L1并联,即将电压表的“-”接线柱与灯泡左端相连即可;
②变阻器接线“一上一下”,由于滑片处于A端时阻值最大,因此下面连接右下角的B接线柱,将其与电源“+”极相连即可,如下图所示:
(2)[2]小金的做法不合理,理由是:可能通过灯的电流太小,应先移动滑动变阻器观察灯是否发光。
(3)[3]根据表格得出结论:小灯泡的实际功率越大,灯越亮。
(4)[4]当灯泡的电压为3.8V时,变阻器两端的电压为2.2V,
根据串联电路电压与电阻成正比得到
解得
R变=8.7Ω
则在闭合开关前,变阻器接入的阻值最小为8.7Ω。则小金的操作为: 闭合开关前,将滑动变阻器的滑片处于中间略偏右的位置。
22. 0.5 灯丝的电阻随温度升高而增大 实际功率
【详解】
(1)[1]灯泡两端所允许加的最大电压是
2.5V×1.2=3V
因此电压表可选择0~3V量程,灯泡与滑动变阻器串联接入电路,电压表并联在灯泡两端,变阻器按一上一下接入电路中,如下所示:
(2)[2][3]由图乙可知,当灯的电压为2.5V额定电压下,通过灯的电流为0.2A,小灯泡的额定功率
P1=UI=2.5V×0.2A=0.5W
因灯的电阻随温度的升高而增大,不是一个定值,根据欧姆定律可知,通过灯的电流与电压不成正比,故该图像不是直线。
(3)[4]根据图乙可知,当小灯泡两端的电压逐渐减小时,通过它的电流也随之减小,电功率也减小,灯泡的亮度变暗,说明灯泡的亮度取决于它的实际功率。
23.电流表的量程应该选0~0.6A;或电压表的接线柱接反了 1.2 测量不同电压下小灯泡的实际电功率 C
【详解】
(1)[1]由图乙所示电路可知,电流从电压表的负接线柱流入,正接线柱流出,即电压表的正负接线柱接反了;灯泡正常发光时的电流约为
电流表应选0~0.6A量程,图中电流表选择0~3A量程,电流表的量程选择错误。
(2)[2]电流表量程为0~0.6A,分度值为0.02A,由图丙可知,灯泡正常发光时的电流为0.48A,所以灯泡额定功率
P=UI=2.5V×0.48A=1.2W
(3)[3]小灯泡额定功率为小灯泡在额定电压下工作的实际功率。实验中可将灯泡两端电压分别调为额定电压的0.8倍、1倍、1.2倍等进行多次实验,多次测量的目的是测量不同电压下小灯泡的实际电功率。
(4)[4]若将图中小灯泡换成一个额定电压为3.8V的小灯泡,则应该增加电源电压,并将电压表改接大量程。
24. 滑动变阻器同时将下面的两个接线柱接入电路 0.65 右
【详解】
(1)[1]灯的额定电压为2.5V,电压表选用小量程与灯并联,根据图乙电流表选用小量程与灯串联,变阻器按一上一下接入电路中,如下所示:。
(2)[2]电流表和电压表都有示数但示数很小,说明电路为通路,小灯泡不发光,说明电路中电流很小,电阻较大,无论如何移动滑动变阻器滑片P,小灯泡始终没有发光,测说明变阻器失去了变阻的作用,则原因可能将变阻器的下面两个拉线柱连入电路中。
(3)[3]小明正确连接电路后闭合开关,移动滑片P到某处。小灯泡正常发光,电流表的示数如图乙所示,图中电流表选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.26A,小灯泡的额定功率是
P=UI=2.5V×0.26A=0.65W
(4)[4]由欧姆定律可知,灯正常发光时的电阻
测完小灯泡的额定功率后,在不改变变阻器滑片P情况下,仅将小灯泡换成5Ω定值电阻,电阻减小,根据串联分压原理可知,其分得的电压减小;为保电压表示数不变,根据串联电路电压的规律可知应减小滑动变阻器分得的电压,由分压原理,应减小滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向右端移动,使电压表的示数为2.5V。
25.1.33 第1组,当滑动变阻器为最大值时电路中的电流为0.15A最小,达不到0.11A BD
【详解】
(1)[1]由上述表格中数据可知,当灯的电压为额定电压3.8V时,电流为0.35A,则小灯泡的额定功率
P额=U额I额=3.8V×0.35A=1.33W
(2)[2]滑动变阻器的最大电阻为20Ω,小灯泡阻值约为10Ω,由电阻的串联,电路的电阻最大值为
R大=20Ω+10Ω=30Ω
由欧姆定律,电路中的最小电流
故1组数据中的电流大小有伪造的嫌疑。
(3)[3]AD.由公式,若R不变,P随U2的变化关系为一过原点的直线,但灯的电阻随温度的增大而变大,故P随U2的变化关系不是一条直线,故A错误;
在U2相同的情况下,实际的电功率比B选项中直线对应的功率相应的变小,故D正确。
BC.由图丙可知,小灯泡的电阻受温度的影响,随温度的升高而增大。由公式可得,则P-I2图像切线斜率增大,故B正确,C错误。
故选BD。
26. 1 电压表 B
【详解】
(1)[1]“测量小灯泡的电功率”实验中,电流表应与灯泡串联,电压表与灯泡并联,由此修改电路连接如图所示:
。
(2)[2]灯泡的额定电压为2.5V,由图乙可知,当小灯泡电压为2.5V时,电路中电流为0.4A,所以灯泡的额定功率为
P=U额I额=2.5V×0.4A=1W
(3)[3]灯泡断路或滑动变阻器断路,此时电路中无电流,故不能通过直接观察电流表示数判定电路故障的原因;直接观察电压表示数,若电压表无示数,则是滑动变阻器断路,若电压表有示数,则是灯泡断路。
(4)[4]图B阴影部分面积等于通过灯泡的电流与灯泡两端电压的乘积,由P=UI知,所以是灯泡的电功率。
27. 左 1 A
【详解】
(1)电压表应该与灯泡并联,根据图甲可知,开关与灯泡相连的导线错误,需要将这根导线从开关端拆下,然后改接再电源负极上即可,如下图所示:
(2)根据乙图可知,电压表的量程为0~3V,分度值为0.1V,则电压表的示数为1.7V,此时小于额定电压2.5V,则灯泡两端的电压应该变大。根据U=IR可知,通过灯泡的电流要变大,而总电阻要变小,即滑动变阻器的阻值要变小,因此变阻器的滑片应该向左端移动。
根据丙图可知,当灯泡电压为2.5V时,通过它的额定电流为0.4A,则灯泡的额定功率为
P=UI=2.5V×0.4A=1W。
(3)A.直接观察电流表,它肯定没有示数,但是无法判断断路的位置,故A符合题意;
B.直接观察电压表示数,如果电压表有示数,那么灯泡断路;如果电压表没有示数,那么变阻器断路,故B不合题意;
C.将一根导线并联在灯泡两端,如果电流表有示数,那么灯泡断路;否则,变阻器断路,故C不合题意;
D.将另一个完好的灯泡并联在灯泡两端,如果电流表有示数,那么灯泡断路;否则,变阻器断路,故D不合题意。
故选A。
(4)保持滑片的位置不变,断开S2、闭合S1, 记下电压表的示数U,
那么定值电阻两端的电压为
U0=U-U额
则通过灯泡的额定电流为
那么灯泡的额定功率为
。
28.串联电路中电流处处相等 小灯泡短路 LED灯的实际电功率远大于灯泡L的实际电功率(LED灯的电阻远大于小灯泡的电阻)(或小灯泡L的实际功率太小)
【详解】
(1)[1]小应同学反对小明的这种说法,理由是:串联电路中电流处处相等。
(2)[2]①小灯泡L不发光,可能是发生短路,也可能是通过灯泡的电流太小。如图乙所示,将灯泡L与LED并联,此时灯泡L发光了,足以说明灯泡本身是正常的,没有发生短路。
[3] ②根据实验数据, 他们分析“LED灯亮而小灯泡L不亮”的可能原因是:LED灯的实际电功率远大于灯泡L的实际电功率(LED灯的电阻远大于小灯泡的电阻)(或小灯泡L的实际功率太小)。
29.0.75 大于 不能 0.4
【详解】
(1)[1]根据绘制的小灯泡的图象,当灯的电压为2.5V时,电流为0.3A,小灯泡的额定功率是
。
(2)[2]若灯的电阻不变,则当灯泡两端的电压调为额定电压的一半时,根据,灯的实际功率为额定功率的四分之一,但当灯泡两端的电压调为额定电压的一半时,灯的实际功率变小,灯的温度降低了,此时灯的电阻减小了,根据,测得的,即它的实际功率大于
(3)[3]丙中,R1和小灯泡、变阻器三者串联,S接1时,电压表测小灯泡的电压,S接2时测灯和定值电阻的总电压,灯正常发光时的电流为0.3A,则R1的电压为3V等于电源电压,即灯不能正常工作;所以此电路图不能测出小灯泡的额定功率。
(4)[4]由图乙知,当灯的电压U灯=1.0V,对应的电流I=0.2A时,根据串联电路电流的特点,通过定值电阻的电流大小等于0.2A,此时定值电阻的电压
又根据串联电路电压的特点,灯和定值电阻的总电压
刚好为电源电压;所以此时R0的功率
。
30.①② 大于 不变
【详解】
(1)[1]小灯泡额定电压是6V,额定电流是0.3A,根据欧姆定律,灯的电阻
电源电压为12V,灯正常发光时,变阻器分得的电压
U滑=U-UL=12V-6V=6V
由欧姆定律,灯正常发光时,变阻器的连入电路中的电阻为
故变阻器选用“100Ω 0.5A”,若选择”10Ω 1A”的变阻器,会造成即使变器移动到最大阻值,灯的电压也不能达到6V(高于6V),即灯不能正常发光,有可能损坏灯泡,无法测量小灯泡的额定功率,选①②。
(2)[2]实验过程中,小明忽略了电流表的调零(如图),在没有测量电流时,电流表指针指在零刻度的左侧,故在测量电流时,电流表示数为0.3A时电路中的电流大于0.3A,根据P=UI可知小灯泡的实际功率偏大,大于小灯泡的额定功率
(3)[3]实验过程中若电压表突然断路,则电路的连接关系不变,电路中的电流大小不变,根据P=I2R,灯的实际功率不变,故灯的亮度不变。
31. 0.75 0.072 LED的电能转化为光能的效率比白炽灯的要高得多
【详解】
(1)[1]灯泡应该与变阻器串联,只需将灯泡的左端与变阻器左上角的接线柱相连即可,如下图所示
(2)[2]根据乙图可知,电流表选择量程0~0.6A,分度值为0.02A,则灯泡的额定电流为0.3A,那么小灯泡的额定功率为
P=UI=2.5V×0.3A=0.75W
(3)[3][4]根据丙图可知,当LED额定电压为3V时,通过它的额定电流为0.024A,那么它的额定功率为
P'=U'I'=3V×0.024A=0.072W
在额定电压下工作时,LED比小灯泡亮,是因为LED的电能转化为光能的效率比白炽灯的要高得多。
32. 0.27 见解析
【详解】
(1)[1]由图甲可知,电压表与灯泡并联,它的“15V”接线柱已经与灯泡左端连接,只需将灯泡与变阻器相连的导线从变阻器上断开,改接到电压表的“﹣”接线柱,如图所示:
(2)[2]由图乙可知,电流表的量程是0~0.6A,分度值是0.02A,灯泡的实际电流是0.14A,灯泡的实际功率
P实=UI=1.9V×0.14A≈0.27W
(3)[3]灯泡正常工作时。电流表的示数是0.24A,由可知,电压增大2倍,电功率理论上增大4倍,但温度升高,导致电阻增大,额定功率小于4倍的实际功率。
33. 小灯泡断路 右 变大 灯丝的电阻随温度的升高而增大 0.7W
【详解】
(1)在测定小灯泡电功率的实验中,电压表应该与灯泡并联。因为2.5V<3V,所以电压表应该选择0~3V的量程,如下图所示:
(2)正确连接电路闭合开关后,发现无论怎样移动滑动变阻器滑片,灯泡都不亮,电压表示数接近 6 V,电流表示数几乎为 0,电路的故障可能是小灯泡断路。
(3)灯泡的额定电压为2.5V,而现在电压表的示数为2.2V,则电压表的示数要增大,根据U=IR可知,此时要增大电流而减小电阻,即减小滑动变阻器的电阻,因此滑片P应该向右端滑动。
(4)在多次测量中小明发现:当电压表的示数增大时,电压表与电流表的示数之比变大,出现此现象的原因为灯丝的电阻随温度的升高而增大。
(5)据图像知,当小灯泡正常发光时,电压为2.5V,电流为0.2A
由于该电路为串联电路,则此时滑动变阻器的电压为
U=6V-2.5V=3.5V
此时滑动变阻器消耗的功率为
P=UI=3.5V×0.2A=0.7W
34.B > 向右移动滑片,直到电压表读数为1V
【详解】
(1)[1]当灯额定电压为2.5V小灯泡正常发光时,电阻约为10Ω,灯的额定电流
根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压
变阻器最大电阻至少为
故选用 50Ω,0.5A的滑动变阻器,即选用B变阻器。
(2)[2]原电路中,灯被短路了,电压表串联在电路中,是错误的,电压表应与灯并联,电流表串联在电路中,如下所示:
。
(3)[3]小明接着把小灯泡换成定值电阻来探究“电流跟电阻的关系”,先接入5Ω的定值电阻,当滑动变阻器移的滑片移到中点时,测得电流表示数为0.2A,然后他只将5Ω的电阻换成10Ω电阻,根据电阻的串联规律,此时电路的总电阻
由欧姆定律,此时电路的电流
即通电时可发现电流表的示数>0.1A;
[4]根据串联分压原理可知,将定值电阻由5Ω改接成10Ω的电阻,电阻增大,其分得的电压增大;探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,应保持电阻两端的电压不变,根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压,由分压原理,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以,为完成探究他接下来的具体操作是:滑片应向右端移动,使电压表的示数不变,为1V。
35.电压表与灯泡串联 见解析 0.5W
【详解】
(1)[1]测量小灯泡电功率的实验中,滑动变阻器应与灯泡串联,电压表与灯泡并联,图甲中的错误是电压表串联在电路中,由此修改电路连接如图所示
(2)[2]灯在额定电压下正常发光,图中电压表选用小量程,示数为2V小于灯的额定电压2.5V,应增大灯的电压,根据串联电路电压的规律,应减小变阻器的电压,由分压原理,应减小变阻器连入电路中的电阻大小,故滑片向右移动,直到电压表示数为额定电压2.5V。
(3)[3]实验结束后断开开关,电流表的示数在0刻度线左侧,说明实验前电流表没有调0,电流值测量不准确。灯在额定电压下正常发光,实验中应根据电压表示数确定小灯泡是否达到了额定功率;由绘制出小灯泡的电流随它两端电压变化的关系图像可知,灯在电压2.5V时的电流为0.2A,小灯泡的额定功率为
P=UI=2.5V×0.2A=0.5W
36. D I额2
【详解】
(1)[1]原电路中,电流表与变阻器串联后再与灯并联,电压表串联在电路中是错误的,灯与变阻器串联,电压表与灯并联,如下所示:
(2)[2]电流表、电压表均有示数,说明电路不存在断路,灯泡不发光,可能是电路电流太小,电路总电阻太大,接下来的操作是:移动滑动变阻器滑片,观察小灯泡是否发光,故选D。
(3)[3]仅闭合开关S1,移动R1滑片,使电流表的示数为I额,灯泡正常发光,此时灯泡与R1串联;仅闭合开关S2,保持R1滑片位置不动,移动R2滑片,使电流表的示数为I额;此时R1与R2串联,因为电路中电流仍为I额,所以R2=RL;保持R2的滑片位置不动,将R1的滑片移到最左端,电流表的示数为I1,再将R1的滑片移到最右端,电流表的示数为I2。由串联电路特点和欧姆定律可得
U=I1R2=I2(R1+R2)
小灯泡额定功率的表达式为
P额=I额2RL=I额2R2=I额2
37. 0.27 灯泡电阻随温度发生变化
【详解】
(1)[1]由电路图知道,电压表与电流表串联然后与灯泡并联,电压表应并联在灯泡两端,电压表连接错误,修改后的电路图如下图
(2)[2]当电压表示数为额定电压一半时,由图乙知道,电流表选用的是小量程,分度值是0.02A,此时的示数是0.14A,由知道,小灯泡的实际功率
(3)[3] 灯泡电阻随温度发生变化
38. 0.75 变阻器的最大电阻过小
【详解】
(1)[1]根据滑片向右移动时灯泡变亮,即电流变大电阻变小,所以滑动变阻器右下接线柱连入电路中与灯串联,如下图
(2)[2]由图知道,电流表选用的是小量程,电流表分度值为0.02A,示数为0.3A,则额定功率为
P=UI=2.5V×0.3A=0.75W
(3)[3]电阻两端的电压始终保持UV=3V,根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压
U滑=U-UV=6V-3V=3V
变阻器分得的电压为电压表示数的1倍,根据分压原理,更换50Ω的定值电阻继时,变阻器连入电路中的电阻为
R滑=1×50Ω=50Ω
故为了完成整个实验,滑动变阻器的最大阻值不能小于50Ω,而现有变阻器的最大电阻为20Ω,即小红分析了不能更换的原因是:变阻器的最大电阻过小。
39.
滑动变阻器的最大电阻太小 控制电阻两端的电压保持不变
【详解】
(1)[1]变阻器按一上一下接入电路中与电阻串联,电压表与电阻并联,如下图所示:
(2)[2]在A、B间接入额定电压为2.5V的小灯泡,正确连接电路,实验步骤及操作都正确,则灯与变阻器串联,变阻器连入电路的电阻最大,闭合开关后,发现电压表的示数始终大于小灯泡的额定电压,小灯泡发光较亮,则电路的电流过大,由欧姆定律知电路的电阻过小,出现这种现象的原因是选用滑动变阻器的最大电阻太小。
(3)[3]研究“电流与电阻的关系”要控制电阻的电压不变,该实验中滑动变阻器除了保护电路的作用外,另一个重要的作用是控制电阻两端的电压保持不变。
40.0.2 0.2 D
【详解】
(1)[1]闭合开关S1,将开关S2扳向“1”,滑动变阻器与灯泡串联,如图乙所示,电流表量程为0~0.6A,分度值为0.02A,则电流表的示数为I1=0.2A。
(2)将开关S2扳向“2”,保持滑动变阻器的滑片位置不变,使滑动变阻器接入电路的阻值不变,调节电阻箱连入电路的阻值,当电流表示数为I1时,此时电阻箱连入电路的电阻与上次实验中电流为I1时灯丝电阻相同;故灯泡的电阻R1=5Ω。
(3)[2]由(2)知灯丝中电流为I1时,灯丝的阻值R=5Ω,则小灯泡的实际功率:
。
(4)[3]若小灯泡的额定电流为I0=2I1,假设灯泡的阻值不变,则
由于灯泡的阻值不是定值,会随温度的升高而变大,所以,当灯泡在正常工作时,灯泡的阻
值变大,则额定功率
所以最有可能的额定功率值
41.调节滑动变阻器 0.5W 40
【详解】
(1)[1]为保护电路,闭合开关,变阻器连入电路中的电阻最大,此时电路中的电流最小,故发现灯不亮,则接下来的正确操作是调节滑动变阻器。
(2)[2]由图可知,灯泡的额定电压是2.5V,通过灯泡的电流是0.2A,灯泡的额定功率
P=UI=2.5V×0.2A=0.5W
(3)[3]如图丙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流为0.4A,电阻两端的电压
U定=I1R1=0.4A×5Ω=2V
根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压
U滑=U-UV=6V-2V=4V
变阻器分得的电压为电压表示数的2倍,根据分压原理,当接入20Ω电阻时,变阻器连入电路中的电阻为
2×20Ω=40Ω
故为完成此四组实验,滑动变阻器的最大电阻应不小于40Ω。
42.①② 偏大 灯泡短路 C
【详解】
(1)[1]小灯泡额定电压是6V,额定电流是0.3A,根据欧姆定律,灯的电阻
电源电压为12V,灯正常发光时,变阻器分得的电压
U滑=U-UL=12V-6V=6V
由欧姆定律,灯正常发光时,变阻器的连入电路中的电阻为
R滑==20Ω
故变阻器选用“100Ω 0.5A”,若选择“10Ω 1A”的变阻器,使变阻器的滑片移动到最大阻值,通过电路的电流
=0.4A
①②灯泡的额定电流是0.3A,由于通过电路的电流大于灯泡的额定电流,可能损坏灯泡,无法测量小灯泡的额定功率,故①②正确;
③电流表的量程是0~0.6A,电路中的电流是0.4A,电流表不会超过最大值,故③错误;
④变阻器的最大电流是1A,电路中的电流是0.4A,变阻器的电阻丝不会熔断,故④错误。
故选①②。
(2)[2]实验过程中,小明忽略了电流表的调零(如图),在没有测量电流时,电流表指针指在零刻度的左侧,故在测量电流时,若电流表示数为0.3A,实际电流大于0.3A,根据P=UI可知灯的实际电功率偏大,大于灯的额定功率。
(3)[3]①若变阻器断路,两表都没有示数,若变阻器短路,两表都有示数;不符合题意;
②若灯泡短路,实验过程中出现电灯不亮,电压表指针无偏转,符合题意;
③若灯泡断路,电压表串联在电路中,电压表测电源电压,有示数,不符合题意。
则故障可能是灯泡短路。
(4)[4]A.因电压表示数不变,即电流与R之积为一定值,故电流随R的变化关系为反比例函数,故A不符合题意;
B.换用不同的电阻时,电压表示数不变,故B不符合题意;
C.定值电阻的电压为U定,电源电压为12V,根据串联电路电压的规律,变阻器的电压为
12V-U定
由分压原理,变阻器连入电路的电阻与定值电阻的比值为定值,故变阻器连入电路的电阻与R的关系为一过原点的直线,故C符合题意;
D.定值电阻的功率,即电阻的电功率与R之积为一定值,电阻的电功率随R变化关系为反比例函数,故D不符合题意。
故选C。
43. 灯泡断路 0.625 C
【详解】
(1)[1]灯的额定电压为2.5V,故电压表选用小量程与灯并联,变阻器一上一下串联接入电路中,如图所示:
(2)[2]闭合开关后,发现灯泡不亮,电流表无示数,可能电路中出现断路,电压表有示数,可能灯泡断路。
(3)[3]由图像可知,灯泡电压为2.5V时的电流为0.25A,所以灯泡的额定功率
P=UI=2.5V×0.25A=0.625W
(4)[4]图丙中,闭合开关S1和S2,断开S3,调节变阻器,电流表的示数为
此时灯泡两端的电压
UL=U0=2.5V
保持滑片的位置不变,再闭合S3,断开S2,电流表测量总电流,记下电流表的示数为I总,通过灯泡的电流为
IL=I总-I0=I总-0.25A
灯泡的额定功率
PL=ULIL=2.5V×(I总-0.25A)
丁图中,无论开关怎样闭合和断开,电压表没有直接与灯泡并联,无法确定灯泡什么时候两端的电压是2.5V,无法测量它的额定电压,故选C。
44.50Ω 1A b或c 0.6
【详解】
(1)[1]电源电压恒为6V,小灯泡额定电压U额=2.5V,正常发光时的电阻约为10Ω,由欧姆定律,灯的额定电流约为
=0.25A
根据串联电路的规律及欧姆定律,灯正常发光时变阻器连入电路的电阻
故选用“50Ω 1A”的滑动变阻器。
(2)[2]灯的额定电压为2.5V,故电压表选用小量程与灯并联,如下图所示:
(3)[3]若连接好电路后闭合开关,发现小灯泡发光,电流表有示数,电路为通路,而电压表无示数,则说明电压表断路了,可能是导线b或c断了。
(4)[4]闭合开关,调节滑片P,当电压表示数为2.5V时,电流表示数如图乙,电流表选用小量程,分度值0.02A,电流为0.24A,则小灯泡的额定功率为
P=ULI=2.5V×0.24A=0.6W
45. 左 A 滑动变阻器的电功率
【详解】
(1)[1]“测量小灯泡的电功率”实验中,电流表应与灯泡串联,电压表与灯泡并联,由此修改电路连接如图所示
(2)[2]由图乙知,电压表使用0~3V量程,分度值0.1V,示数为1.7V,灯泡的额定电压为2.5V,
所以要测量小灯泡