内容正文:
专题训练(五) 特殊方法测量电阻和电功率
类型1 安阻法
1.(2024南充)小红想测量标有“1.5 V”字样的小灯泡正常发光时的电阻,从实验室找来了电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关和导线若干,进行了如下实验。
图WT5-1
(1)用笔画线代替导线,将图WT5-1甲电路连接完整。
(2)检查无误后,闭合开关,发现电流表无示数,小灯泡不亮,电压表示数接近电源电压。造成这一故障的原因可能是小灯泡 (选填“断路”或“短路”)。
(3)排除电路故障后,闭合开关,移动滑片,当小灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时的电阻为 Ω;接下来她又测量了几组对应的电压值和电流值,并绘制了小灯泡的I-U图像,如图丙所示。
(4)小红认为不能利用图甲装置探究电流与电压的关系,理由是
(5)小红还想测出另一个额定电压为U额的小灯泡正常发光时的电阻,在保证电路安全的前提下,设计了如图丁所示的电路(电源电压恒定,大于U额且未知,滑动变阻器R的最大阻值未知,定值电阻的阻值为R0);请将实验步骤补充完整:
①闭合S、S2,断开S1,移动滑片P,使电流表示数为 时,小灯泡正常发光;
②闭合S、S1,断开S2,保持滑片P位置不变,读出电流表的示数为I;
③小灯泡正常发光时的电阻RL= 。 (用U额、I、R0表示)
2.(2024烟台)在“测量小灯泡正常发光时的电阻”实验中,器材如下:电源(电压恒为6 V)、小灯泡(额定电压为
3.8 V,正常发光时的电阻约10 Ω)、电流表(0~0.6 A,0~3 A)、电压表(0~3 V,0~15 V)、滑动变阻器R1(50 Ω 0.2 A)滑动变阻器R2(20 Ω 1 A),开关和导线若干。
(1)请在虚线框内画出该实验的电路图。(各元件不必标注字母)
(2)为了完成实验,电流表应选择 量程,电压表应选择 量程,滑动变阻器应选择 (选填“R1”或“R2”)。
(3)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P,使电压表的示数为3.8 V,此时电流表的示数如图WT5-2所示,则小灯泡正常发光时的电阻为 Ω。
图WT5-2
(4)完成上述实验之后,老师提出:如果没有电压表,用一个电流表和一个定值电阻R0,仍可完成本实验。兴趣小组经过讨论设计了如图WT5-3所示的电路,并进行了如下操作:
图WT5-3
①闭合开关S、S2,移动滑动变阻器滑片P,使电流表示数为I1,此时小灯泡正常发光;
②保持滑动变阻器滑片P的位置不变,断开开关S2,闭合S1,电流表示数为I2,则小灯泡正常发光时的电阻R=
(用R0、I1、I2表示)。
类型2 伏阻法
3.(2024眉山)小龙同学用伏安法测量一个定值电阻Rx的阻值,进行了如下实验。
图WT5-4
(1)用笔画线代替导线,将图WT5-4甲中电路连接完整。要求滑片P向右移动时,电路中的电流变大。
(2)连接电路过程中,开关处于 状态。
(3)闭合开关后,发现电压表的示数约为电源电压,移动滑片P时电压表的示数无明显变化,电流表的示数为零,造成该故障的原因是 。
(4)排除故障后闭合开关,移动滑片P,电压表的示数为2.4 V时,电流表示数如图乙所示,待测电阻的阻值为
Ω。
(5)实验中,改变滑片P的位置,并记录相应数据,多次测量求Rx的平均值是为了 。
(6)在缺少电流表时,小龙选用阻值为R0的定值电阻设计了如图丙所示电路,并完成实验。过程如下:
①闭合S和S1,电压表的示数为U1;
②再闭合S2,电压表的示数为U2;
③Rx= (用字母U1、U2和R0表示)。
4.(2024绵阳改编)在“测量小灯泡的电功率”实验中,待测小灯泡的额定电压为3.8 V,额定功率估计在0.9 W左右。可供选择的电流表量程有:0~0.3 A和0~3 A。
图WT5-5
(1)连接电路时,应选用的电流表量程是 。
(2)图WT5-5甲是某小组连接的实物电路图。图中有一根导线连接错误,请在这根导线上打“×”,并在图中改正。
(3)改正错误后,闭合开关,移动滑动变阻器滑片,当电压表示数为0.3 V时,电流表示数如图乙所示,此时小灯泡的电功率是 W。
(4)不用电流表,另增加两只开关和一个阻值为12 Ω的定值电阻R0,该小组设计了如图丙所示的电路图,测量小灯泡的额定功率。正确连接电路后,断开S3,闭合S1、S2,调节滑动变阻器,使电压表示数为3.8 V;然后只断开S2,再闭合S3,读出电压表示数为6.5 V。那么测得小灯泡的额定功率是 W。
【参考答案】
1.(1)如图所示
(2)断路
(3)5
(4)灯泡的电阻随温度的升高而增大,不是定值
(5)
[解析](5)①闭合S、S2,断开S1,此时定值电阻与灯泡并联,电流表测量通过定值电阻的电流,为了使灯泡正常发光,灯泡两端电压应为U额,定值电阻两端电压等于灯泡两端电压,则通过定值电阻的电流为时,灯泡正常发光,所以移动滑片P使电流表示数为,此时灯泡正常发光;③闭合S、S1,断开S2,此时定值电阻与灯泡并联,电流表测量干路中的电流,保持滑片P位置不变,灯泡仍正常发光,读出电流表的示数为I,则通过灯泡的电流I灯=I-,则小灯泡正常发光时的电阻为RL=。
2.(1)如图所示
(2)0~0.6 A 0~15 V R2
(3)9.5
(4)
3.(1)如图所示
(2)断开
(3)待测电阻断路
(4)10
(5)减小实验误差
(6)
[解析](6)①闭合S和S1,此时电压表测量待测电阻Rx两端的电压,②再闭合S2,电压表测量电源电压,则当闭合S和S1时电路中电流为I=,Rx=。
4.(1)0~0.3 A
(2)如图所示
(3)0.054 (4)0.855
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