内容正文:
核心素养提升(七)
(电学测量型实验)
夜晚,小明的爸爸开车接小明回家。路上,对面车辆的远光灯发出的刺眼的光照得小明睁不开眼。小明说:“这是用的什么灯,电压真高。”小明的爸爸答道:“灯的亮度和电压可没有关系,你看马路两边的路灯电压可比车灯电压高得多,但是你看它们发出的光多柔和呀。”那么,灯的亮度到底和什么因素有关呢?其实灯的亮度和灯的实际功率有关,不同灯的功率还和电阻有关。下面就让我们来回顾一下电阻和电功率的测量吧。
【类型1】 伏安法测电阻
1. 如图甲所示为伏安法测电阻的实验电路。
第1题图
(1)请用笔画线代替导线将电路补充完整。
答案:如图所示。
(2)闭合开关,当滑动变阻器的滑片移动到某一位置时,电压表和电流表的指针位置如图乙所示,则被测电阻的阻值为 6 Ω。
(3)为减小实验误差,需进行多次测量。完成第一次测量后,接下来的操作是 移动滑动变阻器的滑片,记录电压表和电流表的示数 。
2. 用如图所示的电路测量电阻Rx的阻值,其中电源电压恒定,定值电阻R0的阻值已知,S为单刀双掷开关。
第2题图
(1)简要写出实验的主要步骤(指出物理量的名称并用相应的符号表示)。
① 开关S接a时,记录电流表的示数I0 ;
② 开关S接b时,记录电流表的示数Ix 。
(2)Rx的表达式Rx= (用所测量的物理量及相应的符号表示)。
3. 小明做“测量小灯泡的电阻”实验时,使用的小灯泡额定电压为2.5 V,电源电压为3 V。小明现已连接了部分电路,如图甲所示。
第3题图
(1)在已连接的电路中,有一不当之处是 开关闭合 。
(2)请用笔画线代替导线,将图甲中的电路连接完整。
答案:如图所示。
(3)当小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示,电流大小为 0.28 A,小灯泡正常发光时的电阻为 8.9 Ω(计算结果保留1位小数)。
(4)小明的实验记录和有关计算见表所示。从表格设计看,小明计划把四次电阻的平均值作为小灯泡的电阻值,他认为这样可以减小误差,你认为小明的做法是 错误 (选填“正确”或“错误”)的。从表中数据看,不同电压下小灯泡的电阻值不同,这是灯丝电阻受 温度 影响导致的。
实验序号
电压U/V
电流I/A
电阻R/Ω
电阻平均值/Ω
1
2.5
2
2.1
0.26
8.1
3
1.7
0.24
7.1
4
1.3
0.21
6.2
【类型2】 测量小灯泡的电功率
4. 小涛同学利用如图甲所示的电路图测量额定电压为2.5 V的小灯泡的电功率。
第4题图
(1)请按照图甲所示的电路图,用笔画线代替导线,在图乙中完成实物连接。要求:闭合开关后,当滑动变阻器的滑片P向右移动时,电流表的示数增大。
答案:如图所示。
(2)调节滑动变阻器的滑片P,当电压表的示数为小灯泡的额定电压时,电流表的示数如图丙所示,其读数为 0.24 A,则该小灯泡的额定功率为 0.6 W。
(3)小涛同学在调节滑动变阻器的滑片P的过程中,绘制出电流表与电压表的示数变化的关系图象如图丁所示。他将电压表换成一个与该小灯泡相同的小灯泡,这两个小灯泡并联在电路中,当干路中电流表的示数为0.2 A时,两个小灯泡的实际总功率为 0.1 W。
丁
第4题图
5. 小青在“测量小灯泡的额定功率”的实验中,选用的小灯泡标有“2.5 V”字样。
第5题图
(1)如图甲所示是小青测量小灯泡额定功率不完整的实物电路,请用笔画线代替导线将电路连接完整。
答案:如图所示。
(2)连接好电路后闭合开关,小青发现小灯泡没有发光,但电压表有示数,接下来应进行的操作是 C (填字母)。
A. 更换小灯泡 B. 检查开关是否闭合
C. 移动滑动变阻器的滑片 D. 检查电压表是否断路
(3)实验时,电压表的示数如图乙所示,则应将滑动变阻器的滑片向 A (选填“A”或“B”)端移到某一位置,才能使小灯泡正常工作。若正常工作时电流表的示数为0.5 A,则小灯泡的额定功率为 1.25 W。
(4)完成上述实验后,小青又设计了一种测额定功率的方案。如图丙所示,R0是阻值已知的定值电阻。请完成下列操作:
第5题图
①连接好电路,闭合开关S,将开关S1拨到触点 A (选填“A”或“B”),移动滑片,使电压表的示数为小灯泡的额定电压U1;
②保持滑片的位置不动,再将开关S1拨到另一触点,读出电压表的示数U2;
③用U1、U2、R0表示小灯泡的额定功率,则表达式P= 。
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