伏安法实验
1. 在“探究电阻一定时电流与电压关系”的实验中,小强和小红设计的电路如图甲所示,电源电压3 V保持不变.
第1题图
(1)闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应该置于______(选填 “a”或“b”)端.
(2)小强同学按图甲正确连接电路,闭合开关S,调节滑片P,得到的实验数据如下表:
实验序号 1 2 3 4 5
电压U/V 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8
电流I/A 0.15 0.32 0.30 0.38 0.45
分析数据可知,应该将实验序号________的一组数据剔除,进而得出结论:
电阻一定时,____________________________.
为了能够顺利完成上述实验,所用滑动变阻器的最大阻值不小于______Ω.
(3)小红同学连接的电路如图乙所示,小强同学发现接错了一根导线. 请在这根导线上打“”,并补画出正确的那根导线.
2. 在“探究电流与电压关系”实验中,小明所用电路如图所示.
实验序号 U/V I/A
① 1.0 0.20
② 2.0 0.40
③ 3.0 0.58
第2题图
(1)请用笔画线代替导线,将实物电路连接完整.要求:开关闭合前无需移动滑片.
(2)闭合开关,电流表有示数,电压表无示数,小明检查发现仅导线有故障,则故障为( )
A. 导线④断路 B. 导线③断路 C. 导线②断路 D. 导线①断路
(3)排除故障后,闭合开关,移动滑片,当电压表示数为1 V时,读出电流表示数并记录在上表中;继续移动滑片,分别读出电阻两端电压为2 V和3 V时电流表的示数,并依次记录在表格中.
(4)分析表中数据,可得出的结论是:________________________________.
(5)实验结束,小明整理器材时发现定值电阻很热,他联想到:处理数据时,第三组数据之间的关系与前两组数据之间的关系存在差异,他和同组小华就此展开讨论,认为数据差异可能是由于__________________造成的.由此反思实验过程:实验时每次读取数据后要____________(写具体操作),再记录数据,减小此因素对测量结果的影响.
3. 在“探究电流与电阻的关系”的实验中,提供的器材如下:电源电压恒为4.5 V,五个定值电阻R1(5 Ω)、R2(10 Ω)、R3(15 Ω)、R4(20 Ω)、R5(25 Ω),标有“50 Ω 1 A”的滑动变阻器R、电压表(可用量程:0~3 V、0~15 V)、电流表(0~0.6 A)、开关各1只,导线若干.
第3题图
(1)小赵同学设计了如图甲所示的实验电路,电路连接完毕,闭合开关S,发现电流表有示数,电压表无示数.若电路故障只出现在R1和R上,则电路故障是________________.
(2)排除电路故障后,将滑动变阻器的滑片P移到最________端,闭合开关,调节滑片P,使电压表的示数为2.5 V时,电流表的示数应为________A.
(3)分别用定值电阻R2、R3、R4、R5依次替换R1,重复(2)的实验步骤.根据实验所得的五组数据绘制出I-R图像,如图乙所示,由图像可得出的结论是:_________________________.
(4)完成步骤(2)后,若保持滑片P位置不变,断开开关,用R2替换R1,闭合开关,发现电压表示数________2.5 V (选填“大于”或“小于”),应向______(选填“左”或“右”)移动滑片P才能达到实验要求.
(5)为完成该实验探究,滑动变阻器允许连入电路的最小阻值为________Ω.
(6)在使用电阻R1、R5完成实验的过程中,当电压表示数为2.5 V时,滑动变阻器R消耗的电功率分别为P1、P5,则P1∶P5=________.
4. 小明同学在“伏安法测电阻”的实验中:
第4题图
(1)在连接电路时,开关S应处于_________状态,滑动变阻器的滑片P应放在电阻最_______的位置.
(2)小明同学连接了如图甲所示的电路,闭合开关,电流表________示数,电压表________示数.(两空均选填“有”或“无”)
(3)他仔细检查电路,发现有一根导线连接错误,请你在图甲中错误的导线上画“”,并用笔画线代替导线画出正确的一根连接导线.
(4)正确连接电路后,闭合开关,调节滑动变阻器滑片P,当电压表的示数为2 V时,观察到电流表示数如图乙所示,他记下数据并算出电阻R的阻值为________Ω.
(5)同组小斌同学继续向________(选填“A”或“B”)端移动滑片P,适当增大电阻R两端的电压,并进行了多次测量,计算电阻的平均值从而减小实验误差.
5. 小明在学校实验室用伏安法测量电阻的阻值, 设计并连接电路如图所示,经实验得到如下表格数据(电源电压U源=3 V).
第5题图
实验数据记录表
序号 电压表示数U/V 电流表示数I/A 待测电阻Rx/Ω
1 2.0 0.08 25.0
2 1.5 0.13 11.5
3 1.0 0.15 6.7
4 0.5 0.22 2.3
(1)实验中电压表应选取________V的量程.
(2)分析数据发现,根据实验原理Rx=测得Rx的阻值(如记录表中第四列所示)远超过误差允许范围,产生这一错误的原因是小明在连接电路时__________________.
(3)小明认真分析后,认为利用以上数据也可求得待测电阻的阻值,则正确计算待测电阻阻值的表达式为Rx′=________(用U源、U、I表示),代入数据可得Rx′=________Ω (计算结果保留1位小数).
6.某同学测量额定电压为2.5 V的灯泡L在不同电压下的电阻.
(1)他连接了如图甲所示的实验电路,其中有一个元件与导线连接有误,这个元件是:____________.
第6题图
(2)改正(1)中的错误后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,进行多次测量,测量的数据如下表所示.
电压U/V 0.9 1.3 1.7 2.1 2.5
电流I/A 0.18 0.22 0.24 0.26 0.28
请完成下列问题.
①小灯泡L正常发光时的电阻RL=________Ω.(结果保留一位小数)
②若将与上述小灯泡L规格完全相同的两个小灯泡串联接入电路,如图乙所示.闭合开关,调节滑动变阻器,使电压表的示数为1.8 V,则电流表的示数应为________A.
7. 实践小组的同学们进行“伏安法测定小灯泡电阻”的实验,小灯泡的额定电压为2.5 V(阻值约为 10 Ω),滑动变阻器规格为 “20 Ω 1 A”.
第7题图
(1)请你用笔画线代替导线,将图甲中的电路连接完整(导线不得交叉).
(2)滑动变阻器在实验中除保护电路外,还有______________________的作用.同学们把电路元件接入电路,刚接好最后一根导线, 灯泡就立即发光,发生这种现象的原因可能是____________________________________.
(3)经检查无误后,接通电路,向左移动滑动变阻器的滑片P,观察到________________,表明小灯泡正常发光,此时电流表示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时的阻值为__________Ω,继续向左移动滑片,则可能出现的现象有____________(写出一条即可).
(4)实验结束后,小组同学根据实验数据,绘制了如图丙所示的图像,分析图像可得出结论:______________________________________________.
8. 如图甲所示是测量未知电阻Rx的实验电路,电源两端电压不变,定值电阻R0=30 Ω.请补充完成主要实验步骤,并进行数据处理.
甲乙
(1)实验步骤
①只闭合开关S、S1,读出并记录电流表示数I1.
②__________________,读出并记录电流表示数I2(如图乙所示).
③计算Rx的阻值.
(2)数据记录与处理(请你补充完整表中①②位置的数据)
实验数据记录表(定值电阻R0=30 Ω)
I1/A I2/A Rx/Ω
0.2 ①________ ②________
9.小明和小华在进行“测量定值电阻的阻值”实验,器材有:干电池两节,开关、电压表、电流表、滑动变阻器(20 Ω 1.5 A)、电阻箱(0~9 999 Ω 5 A)各一个 ,待测电阻R1、R2,导线若干.
第9题图
(1)连接电路前,小明发现电流表指针如图甲所示,于是他将电流表指针调至____________.
(2)①图乙是他们连接的测量R1阻值的部分电路.请用笔画线代替导线,将电路连接完整.
②闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P置于最________(选填“左”或“右”)端.
③在正确完成上述操作后,闭合开关,移动滑片P,当电流表示数为0.2 A时,电压表示数如图丙所示,则电阻两端的电压为________V.多次实验所测量的结果如下表所示,则R1的阻值为________Ω.
实验 序号 电压表示 数U/V 电流表示 数I/A 电阻R1/Ω
① 0.2
② 0.6 0.3
③ 0.8 0.4
④测量R1阻值的过程中,老师提醒他们要尽量缩短通电时间,并用较小的电流来测量,这样做的理由是:______________________________.
(3)为测量电阻R2的阻值,他们在已连接好的图乙的电路中,用R2替换R1接入电路.测量过程中,发现电流表示数始终小于分度值.于是,他们按照如图丁所示的电路图,重新连接了电路,闭合开关后,改变电阻箱接入的阻值进行多次测量,记录下电阻箱的阻值R及对应的电压表示数U.并根据记录的数据绘制出-图像,如图戊所示,则所测电阻R2的阻值为________Ω.
第9题图
10. 一个物理课外实验小组用如图甲所示的电路来测量某待测电阻Rx的阻值,其中定值电阻R0=20 Ω.请你帮实验小组完成:
第10题图
(1)按照甲图的实验电路图,用笔画线代替导线将乙图连接完整(部分导线已连好);
(2)在连接电路时,开关应________,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应置于________(选填“左”或“右”)端;
(3)闭合开关S1,将开关S2掷于“1”时,调节滑动变阻器的滑片到适当位置,记下此时电压表的示数为U1;保持滑片位置不变,将开关S2掷于“2”时,记下此时电压表的示数为U2,则待测电阻Rx阻值的表达式Rx=______(用R0、U1、U2表示);
(4)重复步骤(3),共得到5组U1、U2的数据,并计算出的值,如下表所示,则5组数据的平均值为________;利用的平均值,求出待测电阻Rx为________Ω.
实验次数 1 2 3 4 5
3.44 3.43 3.39 3.40 3.39
(5)实验中,采用了多次测出U1和U2的值,并由的平均值,求待测电阻Rx阻值的方法,目的是为了____________.
11. 小强在“测量小灯泡的电功率”的实验中,所用电源为两节干电池,小灯泡上标有“2.5 V”字样.请完成下列问题:
次数 物理量 电压 U/V 电流 I/A 实际电 功率P/W 小灯泡 亮度
1 0.5 0.18 不亮
2 2.0 0.30 较亮
3 2.5 0.32 很亮
4 2.8 0.35 特别亮
第11题图
(1)请你帮助小强用笔画线代替导线,将图中所示的实物电路连接完整(要求滑片向右移动时,滑动变阻器接入电路中的阻值变大).
(2)闭合开关后,小强发现灯泡不亮,电压表无示数,电流表有示数.若电路中只有一处故障,这个故障可能是__________________.
(3)排除故障后继续实验,小强进行了4次测量,并将有关数据及现象记录在表格中.请你分析第1次实验中小灯泡不亮的原因____________________________.
(4)由表格中的数据可知,小灯泡的额定功率为________W;且小灯泡的亮度是由它的____________决定的.
(5)通过分析本次实验的数据和现象还会有一个新的发现,即________________________.
12.在“测量小灯泡额定功率”的实验中,选用小灯泡的额定电压为2.5 V,阻值约为10 Ω,现有两个规格为“10 Ω 2 A”“50 Ω 1 A”滑动变阻器,电源电压为6 V.
第12题图
(1)本实验中应选择规格为________的滑动变阻器.
(2)分组实验中,某组同学接成甲图所示的电路,试触时发现电压表的指针_____.(只填符号)
A. 偏向没有刻度的一侧 B. 不偏转 C. 偏向满刻度一侧
(3)在甲图中标记错误,用笔画线代替导线,画出正确接法.
(4)排除故障后,闭合开关,发现此时灯泡不亮且电压表示数很小;为判断是否还有故障,接下来,应____________________,观察灯泡是否发光、电压表示数是否变化.
(5)实验中进行多次测量:当小灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示为__________A,小灯泡的额定功率为________W;实验中多次测量的目的是____________________________.
(6)实验完成后,某同学利用现有器材重新组装如图丙所示电路,请问可以探究的问题有____________________________________.
13.小明用图中所示的器材测量小灯泡的电功率.待测小灯泡的额定电压为2.5 V,额定功率估计在0.8 W左右.
第13题图
(1)请画出导线,完成电路连接.
(2)小明刚连好最后一根导线,小灯泡就发出了明亮的光,他在连接电路中出现的错误是:
①________________________________________________________________________;
②________________________________________________________________________.
(3)改正错误后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,观察小灯泡的发光情况,测量数据和实验现象记录在下表中.
实验要求 小灯泡的 发光情况 电压表 示数/V 电流表 示数/A 小灯泡的 实际功率/W
U实=U额 明亮 2.5 0.28
U实=0.8U额 较暗 2 0.25
U实=0.4U额 微弱 1 0.20
①小灯泡的额定功率是________W;
②实验结果表明:________越小,小灯泡的实际功率越小,小灯泡越暗;
③分析数据发现小灯泡的电阻是变化的,原因是____________________________________.
(4)小明和同学交流时发现,他在实验设计中存在不完善的地方是__________________,修改实验方案后,接下来的操作是把滑动变阻器的滑片向________(选填“A”或“B”)调节,记录电压表和电流表的示数,并观察小灯泡的发光情况.
14. 如图甲所示,是某小组测量额定电压为2.5 V小灯泡额定功率的实验电路.
(1)用笔画线代替导线,将实物图连接完整.
第14题图甲
(2)根据实物电路,在虚线框内画出对应的电路图.
(3)检查电路正确无误后,闭合开关S,发现小灯泡不亮,但电压表、电流表指针均有示数,接下来正确的操作是________________________________.
(4)该实验小组根据实验测出的多组数据,绘制了如图乙所示的I-U图像,则小灯泡的额定电功率是________W.
乙 丙
第14题图
(5)另一实验小组的实验方案正确,实验时电表的连接和示数如图丙所示,该实验可改进的地方是________________,原因是____________________.
15. “测量小灯泡的额定功率”实验中,器材有电源、滑动变阻器、两个电流表、小灯泡(U额为3.8 V),定值电阻R0(阻值为10 Ω)、开关及若干导线.
第15题图
(1)根据图甲,用笔画线代替导线,将图乙中未画出的两条导线补充完整.
(2)闭合开关前,滑动变阻器滑片P应置于________(选填“A”或“B”)端.
(3)正确连接电路后,闭合开关,发现灯不亮,两电流表有示数且相同,故障可能是________或________.
(4)排除故障后,为了测量小灯泡的额定功率,移动滑动变阻器的滑片,直到电流表示数为________A时,小灯泡正常发光,电流表的示数如图丙,该示数为________A,则小灯泡的额定功率为________W.
16. 某实验小组用图甲所示器材测量小灯泡的电功率,电源电压恒为4.5 V,待测小灯泡L的额定电压为2.5 V,滑动变阻器R的规格为“20 Ω 1 A”.
第16题图甲
实验次数 1 2 3 4 5
电压U/V 1 1.5 2 2.5 3
电流I/A 0.14 0.18 0.22 0.26 0.30
实际功率P/W 0.14 0.27 0.44 0.90
灯泡亮度 逐渐变亮
(1)图甲是该实验小组没有连接完整的电路,请用笔画出导线,在图甲中完成电路连接,要求滑动变阻器滑片向右移动时电阻变大,导线不交叉.
(2)闭合开关前,滑动变阻器滑片P应位于________端(选填“A”或“B”).
(3)连接完电路,闭合开关后,发现无论怎样移动滑片,小灯泡不亮,电流表示数变化明显,电压表无示数.仔细检查,连接无误,那么出现该状况的原因可能是小灯泡发生________(选填“断路”或“短路”).
(4)排除故障后,按图甲所示的电路继续进行实验.闭合开关,移动滑片P,使小灯泡L发光,测出小灯泡L的相关物理量,记录和计算结果如上表,则小灯泡的额定功率为______W.由表中信息可知:灯泡实际功率越______,灯泡越亮.
(5)另一小组用相同器材实验时,发现电流表不能正常使用.他们选用一个定值电阻R0,设计了如图乙所示的电路图,并进行如下实验操作:
第16题图乙
①按图乙连接电路,检查无误后,闭合开关S、S1,调节滑动变阻器滑片直至电压表示数为________V;
②S处于闭合状态,滑片不动,断开S1、闭合S2,读出电压表示数为U0;
③小灯泡的额定功率:P额=________(用U额、U0、R0表示).
17. 在“探究电流与电阻的关系”实验中,老师提供了两节新干电池、电流表、电压表、开关、两个滑动变阻器(规格为“10 Ω 1 A” 和“20 Ω 0.5 A”),阻值为10 Ω、20 Ω、25 Ω的定值电阻各一个, 一个标记模糊、阻值未知的定值电阻,以及导线若干.
第17题图
(1)请根据图甲,用笔画线代替导线将实物图(图乙)连接完整.(要求导线不交叉;当滑片向右移动时,滑动变阻器接入电路的阻值变大)
(2)将滑动变阻器阻值调到最大,闭合开关后,发现电压表有示数且接近电源电压,电流表无示数,其原因可能是定值电阻________(选填“断路”或“短路”) .
(3)排除故障后,更换不同电阻进行实验,测得数据填入下面表格.第一次实验时,电流表的示数如图丙所示,为________A.当取下10 Ω的定值电阻,换接上20 Ω的定值电阻时,为控制定值电阻两端电压为________V不变,应将滑动变阻器的滑片向________(选填“左”或“右”)移动.
实验序号 1 2 3
电阻R/Ω 10 20 25
电流I/A ____ 0.10 0.08
(4)由表中数据可知,导体两端的电压一定时, 通过导体的电流与导体的电阻成________(选填“正比”或“反比”).
(5)根据表格数据判断,实验中选用的滑动变阻器可能是________(选填“A” 或“B”).
A.“10 Ω 1 A” B. “20 Ω 0.5 A”
(6)小亭同学在完成实验后,想知道标记模糊的定值电阻的阻值Rx(老师告知其阻值大于25 Ω).此时电压表被另一组的同学借走,小亭经过思考,为减小测量误差,需要增大电源电压,于是找来一个能够使用的旧蓄电池组(其电压小于10 V),巧妙的应用电流表和实验中选用的变阻器,以及其他现有的实验器材,设计了如图丁所示的电路,并计算出了该电阻的阻值.具体操作如下:
第17题图丁
①按电路图连接电路,电流表选择合适的量程,将滑动变阻器滑片P调至A端,闭合开关S,读出电流表的示数为0.18 A.
②将滑动变阻器滑片P调至B端,读出电流表的示数为0.30 A.
③则Rx=________Ω.
18. 有两个阻值未知的定值电阻R1、R2(R1约6 Ω,R2约500 Ω)和一个电水壶.要求测出未知电阻的阻值和电水壶的额定功率.
(1)图甲是测量R1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闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应滑到______(选填“A”或“B”)端.
③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”)内部断路.
④排除故障后,闭合开关,移动滑片P,当电压表示数为1.2 V时,电流表示数如图乙所示,则R1=______Ω.
(2)小明从图甲中的器材和电阻箱(符号,规格“0~9 999 Ω 5 A”)、若干开关及导线中,选择器材,连成图丙所示的电路,测出了R2的阻值.请将所选元件符号填入虚线框内.
(3)小华利用家里的电子式电能表和秒表估测电水壶的额定功率.她只让电水壶正常工作,记下电能表的指示灯闪烁n1次所用时间为t1.由于电能表常数被遮挡,她借助额定功率为P0的电热水器,只让电热水器正常工作,记下指示灯闪烁n2次所用时间为t2.则电水壶的额定功率为________.
19.(1)如图甲是小红测量小灯泡额定功率的电路图,灯泡额定电压U额=3.8 V.
①闭合开关,移动滑动变阻器滑片至图甲所示位置,电压表示数为2 V,为测量灯泡的额定功率,应将滑动变阻器滑片向________端(选填“A”或“B”)移动.
②当灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,则灯泡的额定电流I额=________A,额定功率P额=________W.
(2)小明想利用小红的实验器材测量一未知电阻Rx的阻值,发现电流表已经损坏.聪明的小明利用小红实验中小灯泡的额定电压和测得的额定电流,设计了如图丙所示的电路,测出了电阻Rx的阻值.请你帮助小明补全实验步骤:
①闭合开关S,将单刀双掷开关S1拨向触点________,移动滑动变阻器滑片,____________________;
②开关S仍闭合,再将单刀双掷开关S1拨向另一触点,应______________(填滑动变阻器滑片位置的变化情况),读出电压表示数为U;
③写出Rx的表达式:Rx=________(用所测物理量和已知量的符号表示).
20. 利用所学的知识,完成下面的电学实验.
(一)探究电流与电压、电阻关系
实验次数 电压U/V 电流I/A
1 1.0 0.1
2 2.0 0.2
3 3.0 0.3
图甲
(1)小霞连接了如图甲所示的部分实验电路,请用笔画线代替导线,将电源正确接入电路.
(2)连接好电路,用开关试触,发现电压表指针偏转到表盘右侧无刻度处,电流表指针几乎不动,故障原因可能是定值电阻发生了________(选填“短路”或“断路”).
(3)排除故障后,正确进行实验,测得三组实验数据,如表所示.分析表中数据,可得出结论:在电阻一定时,导体中的电流跟导体两端的电压成______.
(4)小霞继续用图甲电路探究电流与电阻的关系.分别接入三个不同阻值的电阻,保持电源电压6 V不变,调节滑动变阻器的滑片,保持电压表示数不变,记下电流表示数,绘制了如图乙所示图像并得出结论.
①实验中小霞选取的滑动变阻器是______________(选填“60 Ω 0.5 A”“30 Ω 1.0 A”或“20 Ω 1.2 A”).结合所选的滑动变阻器,把三个定值电阻分别接入电路完成实验,电阻两端控制不变的电压最大是________V.
②把5 Ω和20 Ω的电阻分别接入电路,控制电阻两端的电压不变,先后两次滑动变阻器的电功率之比是________.
(二)测量额定电流为0.5 A小灯泡L1的额定功率
小霞选用了一只电压表,一个“6 V 3 W”的小灯泡L2,设计了如图丙所示的实验电路,其中电源电压恒为12 V,请完成下面实验步骤:
(1)如图丙所示,图中a、b处虚线框内,分别为电压表或开关S2,则在a框内应是________.
(2)正确选择元件并连接电路后,闭合开关S、S1,断开开关S2,调节滑动变阻器滑片,使电压表示数为________V,此时小灯泡L1正常发光.
(3)再闭合开关S、S2,断开S1,滑动变阻器滑片的位置不变,读出电压表示数如图丁所示,为________V.
(4)则小灯泡L1的额定功率为________W.
参考答案
1. (1)a (2)2 电流与电压成正比 16 (3)如答图所示
第1题答图
2. (1)如答图所示 (2)B (4)当电阻一定时,电阻两端的电压与通过电阻的电流成正比 (5)温度变化导致R变大 断开开关
第2题答图
【解析】(1)由题意可知,开关闭合前无需移动滑片,即闭合开关前,滑动变阻器滑片在阻值最大处,则电路连接如答图所示;(2)若导线④断路,则电流表没有示数,故A不符合题意;若导线③断路,则电流表有示数,电压表无示数,故B符合题意;若导线①或②断路,则电流表没有示数,故C、D不符合题意.故选B;(4)分析表中数据可知,当电阻的阻值一定时,电流随着电压的增大而增大,且电阻两端的电压与通过电阻的电流成正比;(5)由欧姆定律,第一组数据计算出的电阻的阻值是R1===5 Ω;第二组数据计算出电阻的阻值是R2===5 Ω,第三组数据计算出电阻的阻值是R3==≈5.2 Ω,由于电阻受温度的影响,所以数据差异可能是由于电阻温度变化导致R变大造成的;每次读取数据后要及时断开开关,避免长时间通电导致电阻温度过高而对实验结果造成影响.
3. (1)R1短路 (2)右 0.5 (3)当导体两端电压保持不变时,导体中的电流与导体的电阻成反比 (4)大于 右(5)4 (6)5∶1
【解析】(1)电流表有示数说明串联电路是通路,不可能是断路,而电压表无示数,则可能是和电压表并联的R1短路或电压表断路,由于故障只出现在R与R1上,所以故障为R1短路;(2)闭合开关前,要把滑动变阻器的滑片移到阻值最大端,即最右端;当电压表示数为2.5 V,电流表的示数应该是I===0.5 A;(3)探究电流与电阻关系时,要保持电压不变,而由图像数据可得电流与电阻成反比,故可得结论:当导体两端电压保持不变时,导体中的电流与导体的电阻成反比;(4)用10 Ω电阻代替5 Ω电阻,定值电阻阻值增大,而滑动变阻器阻值不变,根据串联电路电压规律可得,定值电阻分得的电压增大,所以电压表示数变大,大于2.5 V;要使电压表示数保持不变,就需要同时增大滑动变阻器接入电路中的电阻,所以滑片应该向右滑动;(5)根据串联电路分压原理,要保持电压表示数不变,滑动变阻器接入电路中的电阻和定值电阻的比值始终不变,所以当定值电阻最小时,滑动变阻器接入电路中电阻最小,当定值电阻为5 Ω时,电路中电流是0.5 A,滑动变阻器两端电压是4.5 V-2.5 V=2 V,所以滑动变阻器接入电路中的最小电阻是RPmin===4 Ω;(6)因为滑动变阻器两端电压始终不变,根据公式P=可得其电功率与其接入电路中的电阻成反比,而滑动变阻器接入电路中的电阻又与接入的定值电阻的阻值成正比,所以滑动变阻器消耗的电功率与接入的定值电阻的阻值成反比,R1∶R5=1∶5,所以P1∶P5=5∶1.
4. (1)断开 大 (2)无 有 (3)如答图所示 (4)10 (5)A
第4题答图
【解析】(1)连接电路时,开关应断开;闭合开关前,为了保护电路,滑动变阻器的滑片应置于阻值最大处;(2)如题图甲所示,电流表和电压表串联后并联在了定值电阻两端,由于电压表的内阻很大,可以看作断路,电流表内阻很小,可以看作导线,则电压表正常工作,电流表无示数;(3)如答图所示; (4)由图乙可知,电流表选用的是0~0.6 A量程,分度值为0.02 A,示数为0.2 A,电阻R的阻值为R===10 Ω;(5)由于滑动变阻器与定值电阻R串联,根据串联电路电压规律可知,要想适当增大电阻R两端的电压,应减小滑动变阻器分得的电压,即减小滑动变阻器接入电路中的电阻,将滑片向A端移动.
5. (1)0~3 (2)将电压表接在滑动变阻器的两端
(3) 12.2
【解析】(1)因电源电压U源=3 V,所以电压表选用0~3 V的量程;(2)根据实物电路发现,小明在连接电路时,将电压表接在滑动变阻器的两端,利用R=计算出来的是滑动变阻器的阻值,而并非Rx的阻值;所以四次实验计算所得的电阻值变化很大;(3)由I=可得,利用此电路可测出Rx的阻值,表达式为:Rx′==;可计算出Rx的阻值:R1===12.5 Ω,同理:R2==≈11.5 Ω,R3==≈13.3 Ω,R4==≈11.4 Ω,则Rx′的阻值为:Rx′==≈12.2 Ω.
6. (1)滑动变阻器 (2)①8.9 ②0.18
【解析】(1)由实物电路图可知,滑动变阻器应按照“一上一下”接入电路;故滑动变阻器与导线连接有误;(2)①改正错误后,闭合开关,移动滑片,当小灯泡两端的电压为2.5 V时,小灯泡正常发光,由表格中数据知,此时通过小灯泡的电流为0.28 A,所以此时小灯泡的电阻为RL==≈8.9 Ω;②若将两个规格相同的小灯泡串联接在电路中时,电压表测两灯泡的总电压U=1.8 V,根据串联电路的分压原理可得,每个小灯泡两端的电压UL1=UL2==0.9 V,由表格中数据知,此时通过小灯泡的电流为0.18 A,即电流表的示数为0.18 A.
7. (1)如答图所示 (2)改变小灯泡两端电压 电路连接过程中开关未断开 (3)电压表示数为2.5 V 8.3 小灯泡亮度变亮(答案合理即可) (4)小灯泡两端电压与通过它的电流之比不是定值(答案合理即可)
第7题答图
【解析】(1)测量小灯泡电阻的实验中,滑动变阻器应“一上一下”串联接入电路中,电流表要与小灯泡串联,电压表要与小灯泡并联,因小灯泡的额定电压为2.5 V(阻值约为10 Ω),则电流约为0.25 A,所以电流表选择小量程,如答图所示;(2)滑动变阻器在电路中的作用是保护电路和改变小灯泡两端电压;连接完导线后灯泡立即发光,原因可能是连接电路时开关没有断开;(3)小灯泡正常发光时电压为2.5 V,由图乙可知电流表的示数是0.3 A,小灯泡正常发光时的电阻为R==≈8.3 Ω,继续向左移动滑片,滑动变阻器连入电路中的电阻变小,电流表示数变大,电压表示数变大,小灯泡的亮度变亮;(4)由图丙可得出的结论是小灯泡两端电压与通过它的电流之比不是定值(或小灯泡灯丝的电阻随温度的升高而增大).
8. (1)②只闭合开关S、S2 (2)① 0.5 ② 20
【解析】(1)②在图甲中,由①可知两电阻并联时,流过R0的电流为I1,即电源电压为U=I1R0;只闭合开关S、S2,电流表测干路电流为I2,则流过Rx的电流为Ix=I2-I1,Rx的阻值为Rx==;(2)①在图乙中,电流表连接小量程,故电流表示数I2为0.5 A;②未知电阻Rx===20 Ω.
9. (1)零刻度线处 (2)①如答图所示 ②右 ③0.4 2④防止R1因明显发热导致阻值发生较大变化 (3)160
第9题答图
【解析】(1)开关闭合前应将电流表指针调到零刻度线处;(2)①两节干电池的电压为3 V,电压表应选0~3 V小量程,并联在R1两端,如答图所示;②开关闭合前滑动变阻器的滑片必须滑到阻值最大处,即最右端;③由图丙可知,电压表示数为0.4 V,根据欧姆定律求出三次电阻均为2 Ω,三次电阻相加求平均值,电阻R1的阻值为2 Ω;④在实验过程中,电阻温度会对电阻大小产生影响,因此需要避免温度对电阻的阻值产生影响;(3)由题图戊可知,电源电压U= V,电阻箱和R2串联,当电阻箱的阻值是R= Ω时,电阻箱两端的电压U1= V,电路中的电流I== A,R2====160 Ω.
10. (1)如答图所示 (2)断开 右 (3)(-1)R0(4)3.41 48.2 (5)减小误差
第10题答图
【解析】(1)根据电路图可知,滑动变阻器串联在电路中,它的接法是“一上一下”,如答图所示;(2)为了保护电路,连接电路时,开关要断开,开关闭合前,滑动变阻器的滑片应位于阻值最大处,即右端;(3)S2接1时,电压表测R0的电压U1,滑动变阻器的滑片位置不变,S2接2时,电压表测R0和Rx的总电压为U2,变化前后电路电阻的阻值没有变化,则电路中的电流不变,电流为I=,Rx的电阻为Rx===(-1)R0;(4)的平均值为=3.41,利用这个平均值求出的待测电阻阻值为Rx=(-1)R0=(3.41-1)×20 Ω=48.2 Ω;(5)多次测量求平均值是为了减小误差.
11. (1)如答图所示 (2)小灯泡被短路(或小灯泡处发生了短路) (3)小灯泡消耗的实际功率太小(或小灯泡两端电压过低) (4)0.8 实际功率 (5)小灯泡的电阻随温度的升高而增大(或小灯泡的电阻随温度的变化而变化)
第11题答图
12. (1)“50 Ω 1 A” (2)A (3)如答图所示 (4)向左移动滑动变阻器的滑片 (5)0.24 0.6 测量小灯泡在不同电压下的实际功率及灯泡的发光情况,得出普遍规律 (6)串联电路的电压规律
第12题答图
【解析】(1)因为小灯泡的额定电压为2.5 V,阻值约为10 Ω,若使用“10 Ω 2 A”的滑动变阻器接入电路,灯泡两端电压最小为3 V,无法保证灯泡正常发光;(2)由图甲可知,电压表两接线柱接反,试触时电压表指针偏向没有刻度的一侧,故选A;(3)测量小灯泡的电功率实验中,电压表应该并联在灯泡两端,具体如答图所示;(4)灯泡不亮且电压表示数很小,可能是因为灯泡两端电压过低而无法正常发光,可以通过向左移动滑动变阻器的滑片来增大小灯泡两端的电压,观察灯泡是否发光、电压表示数是否变化;(5)电流表接“0~0.6 A”接线柱,其分度值为0.02 A,电流表示数为0.2 A+2×0.02 A=0.24 A,灯泡的额定电压为2.5 V,额定功率为P=UI=2.5 V×0.24 A=0.6 W;实验中多次测量的目的是测量小灯泡在不同电压下的实际功率及灯泡的发光情况,得出普遍规律;(6)图丙电路可以探究的问题有:串联电路的电压规律.
13. (1)如答图所示 (2)①连接电路时开关未断开 ②闭合开关前滑动变阻器滑片未调至阻值最大处 (3)① 0.7 ②电压(或电流) ③金属的电阻随着温度的变化而变化
(4)电池组用两节即可 B
第13题答图
【解析】(1)小灯泡额定电压为2.5 V ,额定功率估计在0.8 W左右,则正常工作的电流I===0.32 A,小灯泡的左接线柱接电流表的“0.6”接线柱,小灯泡的右接线柱接电压表的“3”接线柱,具体如答图所示;(2)他在连接电路中出现的错误是:①连接电路时开关未断开;②闭合开关前滑动变阻器滑片未调至阻值最大处;(3)①根据表格数据可知,实际电压等于额定电压2.5 V时,通过灯泡的电流为0.28 A,则小灯泡的额定功率为P额=2.5 V×0.28 A=0.7 W;②由数据可知,小灯泡两端的电压越小(或流经小灯泡的电流越小),小灯泡的实际功率越小,小灯泡越暗;③小灯泡电阻变化的原因是,随着电流的变化小灯泡的灯丝产生的热量发生变化,而金属的电阻随着温度的变化而变化;(4)实验设计不完善的地方是:小灯泡的额定电压为2.5 V,用两节干电池即可;修改后需要把滑动变阻器的滑片向B端移动,从而调节小灯泡两端的电压至2.5 V.
14. (1)如答图1所示 (2)如答图2所示 (3)移动滑动变阻器的滑片,观察小灯泡是否发光 (4)0.75 (5)电流表改用小量程 被测电流小于0.6 A
第14题答图1 第14题答图2
【解析】(1)测小灯泡电功率时,滑动变阻器与灯泡串联,滑动变阻器遵循“一上一下”的接线原则接入电路,如答图1所示;(2)滑动变阻器滑片向左滑时接入电路的阻值变小,电路图如答图2所示;(3)闭合开关后,电流表有示数,说明电路是通路,电压表有示数,说明不是小灯泡短路,可能是滑动变阻器连入电路的阻值太大,电路中电流太小所致,接下来应移动滑动变阻器滑片,观察小灯泡是否发光;(4)由图像可知,小灯泡两端电压为额定电压2.5 V时,额定电流为0.3 A,则小灯泡的额定功率为P灯额= U灯额I灯额=2.5 V×0.3 A=0.75 W;(5)图丙中电流表的示数较小,被测电流小于0.6 A,在小量程的范围内,为了减小测量误差,使读数更加准确,电流表应改用小量程.
15. (1)如答图所示 (2)B (3)小灯泡处断路 R0处短路 (4)0.38 0.7 1.216
第15题答图
【解析】(1)对照图甲连接如答图所示;(2)闭合开关前,滑片滑到阻值最大处,即B端;(3)闭合开关,发现灯不亮,可能是电路断路或并联部分出现短路,两电流表有示数且相同,说明是小灯泡处断路或R0处短路;(4)定值电阻与灯泡并联,它们两端的电压相等,当并联电压等于灯泡的额定电压UL=3.8 V时,灯泡正常发光,由I=知,此时电流表的示数为0.38 A,由图丙知,电流表的量程是0~3 A,最小分度值是0.1 A,电流表读数I1=0.7 A,流过灯泡的电流IL=I1-I2=0.7 A-0.38 A=0.32 A,灯泡的额定功率P=ULIL=3.8 V×0.32 A=1.216 W.
16. (1)如答图所示 (2)B (3)短路 (4)0.65 大(5)① 2 ③U额
第16题答图
【解析】(1)要求滑动变阻器滑片向右移动时电阻变大,滑动变阻器“一上一下”接入电路,与灯泡连接的一端接左上接线柱,则与开关连接的另一端接左下接线柱,电压表示联在灯泡两端,具体如答图所示;(2)闭合开关前,滑片应位于阻值最大处,即B端;(3)小灯泡不亮,但电流表有示数,说明电路发生短路,又因为电压表无示数,则有可能与电压表并联的小灯泡短路;(4)额定功率为P=UI=2.5 V×0.26 A=0.65 W,由表中信息可知,小灯泡实际功率越大,小灯泡越亮;(5)①当S2断开,S、S1闭合时,L、R0、R串联,当电压表示数为2 V时,小灯泡两端电压为2.5 V,正常发光;③当S1断开,S、S2闭合时,L、R0、R串联,电路状态不变,电压表测R0两端电压,电路中的电流为I=,小灯泡额定功率为P=UI=U额.
17. (1)如答图所示 (2)断路 (3)0.20(或0.2) 2 右 (4)反比 (5)B (6)③ 30
第17题答图
18. (1)① 如答图1所示 ② B ③ b ④ 5 (2)如答图2所示 (3)P0
第18题答图1 第18题答图
【解析】(1)①根据滑动变阻器及电压表的接线规则可知,滑动变阻器上排接线柱中的任意一个与电阻R1的右端相连即可,如答图1所示;②滑动变阻器接入电路的是左下接线柱,所以滑片移至最右端B时接入电路阻值最大;③闭合开关移动滑动变阻器时,电压表有示数,电流表无示数,说明此时电流能够从电源正极通过电路元件流动到负极,而电流表无示数说明电流很小,当电压表作为电阻接入电路时才会出现这样的情况,所以此时故障可能为导线b内部断路;④电压表读数为R1两端电压,电流表分度值为0.02 A,此时指针过了0.2 A刻度2小格,所以电流为0.24 A,即R1===5 Ω;(2)所设计电路图如答图2所示,当同时闭合S1、S2,移动滑动变阻器滑片,电压表此时测量R2与R的总电压,记录其示数U1,再断开S2,闭合S,保持滑动变阻器滑片位置不变,记录此时电压表示数为U2,即R2两端电压,所以通过R2与R的电流I=,进而可以求出R2==;(3)设电能表常数为N,则W0=P0t2=,解得N=,所以电水壶的额定功率为P====P0.
19. (1)① A ② 0.3 1.14 (2)① 2 使电压表示数为U额
②保持滑片P的位置不动 ③
【解析】(1)①当电压表示数为3.8 V时,灯泡才正常发光,由题目可知此时电压表示数为2 V,所以滑动变阻器的阻值要变小,即向A端移动,使电压表示数为额定电压值3.8 V;②根据电流表指针位置和所接量程可知I额=0.3 A,则额定功率P额=U额I额=3.8 V×0.3 A=1.14 W;(2)①闭合开关S,将S1拨到触点2,移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为小灯泡的额定电压3.8 V,此时小灯泡正常发光,电路中的电流是I额;②再将开关S1拨到另一触点1,保持滑动变阻器的滑片P位置不动,读出电压表的示数为U;③在②中,电压表测小灯泡与未知电阻的总电压,因此时各电阻的大小和电压不变,小灯泡仍正常工作,根据串联电路电压的规律,此时未知电阻Rx两端的电压为Ux=U-U额,此时流过未知电阻Rx的电流为仍I额,Rx的表达式Rx=.
20. (一)(1)如答图所示 (2)断路 (3)正比 (4)①“60 Ω 0.5 A” 2.5 ②4∶1 (二)(1)电压表 (2)6 (3)4 (4)2
第20题答图
【解析】(一)(1)电流要从电压表和电流表的正接线柱流入,因此电源正极接在电压表正接线柱的那端,如答图所示;(2)电压表指针偏向右侧无刻度处,而电流表指针几乎不动,说明电压表串联在电路中,可能是电路中的定值电阻出现断路;(3)分析实验数据,电阻一定时,电压和电流的比值是一个定值,说明在电阻一定时导体中的电流和导体两端的电压成正比;(4)①由题图乙可知,保持的电压不变为U0=0.1 A×20 Ω=2 V,实验过程中电路中的最小电流为0.1 A,滑动变阻器连入电路的最大电阻为Rp===40 Ω,所以滑动变阻器选的是“60 Ω 0.5 A”;电路中的最大电流为0.5 A,如果选用5 Ω的电阻,它的电压最大不能超过2.5 V,如果控制电压为2.5 V,接入20 Ω电阻时,根据串联电路电压和电阻成正比,=,滑动变阻器接入电路的电阻为Rp===28 Ω,因此电阻两端能控制不变的最大电压为2.5 V;②由题图乙可知,两次电路中的电流分别为0.4 A、0.1 A时,两次滑动变阻器的电功率之比P1∶P2=UPI1∶UPI2=I1∶I2=0.4 A∶0.1 A=4∶1;(二)(1)通过分析图丙发现只有a框内填入电压表时,才能分别实现电压表与待测灯泡并联或与待测灯泡和滑动变阻器并联;(2)闭合S、S1,断开S2时,此时电压表测灯泡L1和滑动变阻器总的电压,灯泡L1正常工作的电流为0.5 A,而L2灯泡的额定电流为I2===0.5 A,因此当L2两端的电压为6 V时,电路中的电流为0.5 A,L1正常工作,所以电压表的示数应调到12 V-6 V=6 V;(3)闭合S、S2,断开S1时,此时电压表测灯泡L1两端的电压,由图丁可知,电压表选0~15 V量程,分度值为0.5 V,所以读数为4 V;(4)小灯泡L1的额定功率为P额=U额I额=4 V×0.5 A=2 W.
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