内容正文:
第十七章 欧姆定律(实验题30道)
1.在“探究电阻一定时电流与电压的关系”的实验中,小明连接了图甲所示的电路,其中定值电阻。
(1)请用笔画线代替导线将图甲所示的电路连接完整,要求滑动变阻器滑片向左移动时电流表示数变大 。
(2)小明测量并记录了几组电压和电流值,如下表。最后一次实验中电流表的示数如图乙所示,此时电流为 A。
电压U/V
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
电流I/A
0.10
0.20
0.30
0.40
(3)请在图丙中画出上表各组数据对应的点,并作出图像 。
(4)小明认为还需更换不同阻值的定值电阻重复上述操作,你认为这么做的目的是: 。
2.物理社团活动时,小石同学利用下面的器材探究探究“电流与电阻的关系”。电源电压恒为3V。
(1)闭合开关前,将滑动变阻器的滑片P移动到最 (选填“左”或“右”)端,起保护电路的作用。
(2)闭合开关,发现电压表有示数,电流表无示数,则故障是 。
(3)排除故障后,小石同学先用一个定值电阻R进行实验,调节滑动变阻器,使电压表示数为2V,记录此时R和电流I的值;当R的电阻由5Ω更换为10Ω时,闭合开关后,滑动变阻器的滑片应向 (选填“左”或“右”)端滑动;若实验中R的阻值分别是5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω,为了保证完成实验,则滑动变阻器的阻值至少是 Ω;
(4)小石同学研究并绘制了实验过程中“电流与定值电阻、电流与滑动变阻器,电流与总电阻”之间的图像,如图乙,其中反映电流与总电阻关系的是 (选填“a”、“b”或“c”),
3.在“探究电流与电阻的关系”的实验中,小强选用了4Ω、8Ω、10Ω、20Ω四个定值电阻,电源电压恒为3V。
(1)按如图甲所示连接电路,闭合开关时,发现电流表无示数,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电阻R0 。
(2)排除电路故障后,闭合开关,移动滑片,当选用4Ω的电阻时,电流表示数如图乙所示,记为 A;以后每更换一个阻值更大的电阻后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为 V,同时记下对应的电流值。
(3)该电路图还能完成什么电学实验 (写一个即可)。
4.如图甲所示,这是小华测量未知电阻(阻值约为5Ω)的部分实验电路,滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”,电源电压恒为3V。
实验次数
1
2
3
电压U/V
1.6
2.0
电流I/A
0.20
0.24
0.30
(1)请在图甲中用笔画线代替导线,将实验电路连接完整。
(2)闭合开关,将滑动变阻器滑片移至适当位置,记下电流表和电压表示数,接下来再次移动滑动变阻器滑片,测出3组电压、电流数值。在第3次测量时,电压表示数如图乙所示,则此时电阻两端的电压为 V。
(3)根据这三次测得的数据,则定值电阻的阻值为 Ω。(保留一位小数)
(4)若将实验中的定值电阻换成小灯泡,在多次测量电阻的过程中,发现当电压表示数增大时,电压表示数与电流表示数的比值也增大,造成这一现象的原因是 。
5.小明在做“用伏安法测量某定值电阻R的阻值”的实验中:
(1)请你按照图甲所示的电路图,以笔画线代替导线,将图乙小明未连接好的电路连接完整 ;
(2)实验前,为保护电路,滑动变阻器的滑片应置于 端(填“A”或“B”);
(3)闭合开关,移动滑动变阻器滑片P,发现电压表始终无示数,其原因可能是______(填符号);
A.滑动变阻器断路
B.R断路
C.R短路
(4)通常情况下要进行多次测量并取平均值,其目的是为了 。
6.图甲所示的是小明同学设计的一种测定油箱内油面高度的实验装置。为10Ω的定值电阻,是规格为“20Ω1A”的滑动变阻器,油量表是由测量范围为0~0.6A的电流表改装而成的,电源电压固定不变。
(1)图甲实验装置的工作原理是:当油箱内油面上升时,金属滑片 (选填“向上”或“向下”)移动,油量表示数会 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)图乙所示的是同班同学小华利用同样的器材设计的测定油箱内油面高度的实验装置。你认为设计更合理的是 同学,原因是: 。
7.小孔用图甲电路探究“电流与电阻的关系”。
(1)图甲中,电表1应为 (选填“电压”或“电流”)表。
(2)电路连接完成后,闭合开关,移动滑片,使电压表示数为2V.记录电流表示数。多次更换定值电阻重复实验,得到电流I与定值电阻的倒数一关系图像,如图乙中图线②所示。
(3)为了使实验结论更具有普遍性,小明又将定值电阻R两端的电压控制为1.5V、不断改变定值电阻的大小,又进行了多次实验,又绘制出电流Ⅰ与定值电阻的倒数关系图像,此次关系图像应为图乙中的图线 (选填“①”“②”或“③”)。
(4)根据图乙中的图像,得出的实验结论为: 。
8.学校物理兴趣小组进行了如下实验,在“连接串联电路”实验中,实验电路如图所示:
(1)连接好电路后闭合开关S, 发现L1、L2两只灯泡都不亮。用手按一下灯泡L1时 ,L1、L2仍然都不亮;按一下灯泡L2时,两灯都亮,松开手两灯又不亮,则故障可能是 (选填序号);
A.L1 灯丝断了 B.L2灯丝断了
C.L1 与灯座接触不良 D.L2与灯座接触不良
(2)上述现象也证明,串联电路中的各用电器 (选填“能”或“不能”)独立工作;
(3)闭合开关时,观察到灯L1 比 L2亮些,则通过L1和 L2的电流 (选填“相等”或“不相等”)。
9.小明用如图甲所示的电路测量未知电阻的阻值,电源电压恒为3V。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲电路连接完整 ;(导线不允许交叉)
(2)电路接通前,应将滑动变阻器的滑片移到最 (选填“左”或“右”)端;闭合开关,发现电流表有示数,电压表无示数,出现此现象的原因可能是电阻 (选填“断路”或“短路”);
(3)排除故障后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片至某一位置,电压表示数如图乙所示,为 V,电流表示数为0.3A,则测得未知电阻。 ;
(4)接下来小明应该进行的操作是 。(填字母)
A.换用不同阻值的电阻进行多次测量 B.调节滑动变阻器进行多次测量
(5)若实验中只有一个电流表和一个已知阻值为的定值电阻,小明设计了如图丙所示的电路,测量未知电阻的阻值,请将实验步骤补充完整:
①保持开关断开,闭合开关S、,读出并记录电流表示数;
②断开开关,闭合开关S、,读出并记录电流表示数;
③请写出未知电阻的阻值表达式: 。(用、和表示)
10.在“测量小灯泡正常发光时的电阻”的实验中,实验小组连接了如图甲所示的电路,小灯泡标有“2.5V”字样;
(1)连接电路时,开关应处于 状态;
(2)如图甲所示,还有一根导线未连接滑动变阻器,为使滑动变阻器能起到调节作用,这根导线应连接在滑动变阻器的 (选填“B”或“C”)接线柱上;
(3)移动滑动变阻器滑片,当电压表示数为 V时,小灯泡正常发光,此时电流表示数如图乙所示,为 A,由此便可计算出小灯泡此时的电阻。
11.用伏安法测量额定电压为2.5V小灯泡的电阻,实验装置如图甲。
(1)用笔画线代替导线将图甲电路连接正确;
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P置于最 端;
(3)闭合开关,定向移动滑片P,发现电表指针示数忽大忽小,且变化幅度较大。经检查,故障只发生在滑动变阻器,故障的原因可能是______;
A.滑动变阻器短路
B.滑动变阻器的滑片P与电阻丝接触不良
(4)排除故障,继续实验。实验小组设计如下表格并记录部分实验数据:
实验次序
1
2
3
4
5
电压U/V
0.9
1.3
1.7
2.1
2.5
电流I/A
0.20
0.22
0.28
0.30
电阻R/Ω
4.5
5.9
7.5
电阻平均值/Ω
①电压表示数为1.7V时,电流表示数如图乙所示,读数为 A;
②小灯泡正常发光时电阻为 Ω;(保留一位小数)
③表格中设计不合理的一项是 ,原因是 。
12.如图甲所示是探究“电流与电压关系”的实验电路图。
实验序号
1
2
3
。。。
电压 U/V
0.8
1.6
2.4
…
电流I/A
0.16
0.32
…
(1)连接电路时,应先将开关 (选填“闭合”或“断开”),并将滑动变阻器的滑片P 调至阻值最 处;
(2)连接好电路后,闭合开关S并多次移动滑动变阻器的滑片P,将电压值与相应的电流值记录如上表。第3次测量时, 电流表的示数如图乙所示,则电路中的电流值为 A;
(3)为了能够从表中数据总结出电流I与电压U的比例关系,你采用的数学方法是 。
13.小明用图甲所示的电路来探究并联电路的部分特点,电源电压恒为6V。
(1)请根据图甲所示电路图,用笔画线代替导线,将图乙所示实物图补充完整。( )
(2)连接好电路后,闭合开关S,小明观察到电压表无示数、电流表有示数,若电路中只存在一处故障,则故障可能是 (填选项)。
A.R1短路 B.R2断路 C. C处断路 D.电压表断路
(3)排除故障后正确进行实验,小明先后将电流表接在A(图甲中电流表所处位置)、B、C三个不同的位置,将电压表先后并联在AC、BC两点之间,测出的电流和电压的数据记录在表格中。
实验序号
1
2
3
电流
电压
(4)分析表中数据,可得出初步结论:并联电路中,干路电流等于各支路电流之和;各支路两端的电压相等,且等于电源电压。还可以发现,并联电路具有 (选填“分流”或“分压”)的作用,电阻R2的阻值为 Ω。
(5)若实验过程中选用的两个定值电阻的阻值相同,则分析并联电路中各支路的 (选填“电压”或“电流”)关系时容易得出错误的结论。
(6)在探究并联电路电阻的规律时,小明分别按图甲、乙所示电路图连接电路,实验过程中两电路使用的电源电压均为U。闭合开关后,若甲、乙电路中两电流表的示数相同,则说明R1和R2并联后的总阻值等于R3的阻值。请你利用欧姆定律和并联电路的电流和电压规律,推导出并联电路的电阻规律: (用R1、R2和R3表示)。
14.如图甲是小敏探究“通过导体电流与导体两端电压的关系”的实验装置。电源电压恒为3V。
(1)请你用笔画线代替导线,将如图甲所示的电路连接完整: (要求滑片P向左移动时,电流表示数变大)
(2)连接好电路后,闭合开关前,发现电压表指针位置如图乙所示,则接下来应进行的操作是 。调整好后闭合开关,发现电压表无示数,电流表有示数,出现这种情况的原因可能是 ;
(3)排除故障后,小敏进行了正确的实验操作,并将实验数据记录在下表中,其中第4次实验时电流表示数如图丙所示,则此次实验中电压表示数应为 V;
实验次数
电压表示数/V
电流表示数/A
1
0.5
0.1
2
1.0
0.2
3
1.5
0.3
4
(4)得出实验结论后,小敏想继续探究“通过导体电流与导体电阻的关系”,需要添加的器材是 。
15.在“测量小灯泡的电阻”实验中,电源两端的电压保持不变,小灯泡正常发光时其两端的电压为2.5V。
(1)连好电路,闭合开关前,发现电压表的指针指在了“0”刻度的左侧,原因是 ;
(2)接通电路后,小明发现移动滑动变阻器的滑片使其接入电路的电阻减小时,电压表的示数也变小了,你认为电路连接中存在的错误是 ;
(3)改正电路后,他将测得的数据及计算结果填写在表中,则小灯泡正常发光时的电阻为 Ω(保留一位小数);
实验次数
1
2
3
4
电压U/V
1.0
1.5
2.0
2.5
电流I/A
0.20
0.22
0.26
0.30
电阻R/Ω
5.0
6.8
7.7
如图所示,小莉同学用“伏安法”测正常工作电压为2.5V的小灯泡正常发光时的电阻。闭合开关,将滑动变阻器的滑片移动到如图所示的位置时,电压表示数为2.8V,这时应将滑动变阻器的滑片向 (选填“左”或“右”)适当移动。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是 Ω。
16.小雅同学想测量未知电阻的阻值,已知小雅所用电源为两节新干电池,滑动变阻器最大阻值为20Ω。
(1)闭合开关前,应该将滑动变阻器的滑片移动到 端;(选填“A”或“B”)
(2)小雅将测得的数据记录如表所示:
实验次数
1
2
3
4
电压U/V
0.5
1.5
2
2.5
电流I/A
0.1
0.3
0.4
0.5
老师看完数据后,发现有一组数据不是本实验中测得的,而是他编出来的。你觉得老师发现的是第几组实验数据是编造出来,并说判断的依据是: (先说第几组,再说判断依据);
(3)老师将同学们分成甲乙丙丁四个小组,分别测量不同电阻的阻值。为了探究I-U图像中比较电阻大小的方法,老师将每个小组其中一次实验数据汇总到下图中。已知四个电阻阻值为20Ω、15Ω、10Ω、5Ω,由图可知,乙组同学测量的电阻大小为 Ω。
17.为了探究电流与电阻的关系,小组设计了如图甲所示的电路,电源电,定值电阻的阻值分别为、、、、,滑动变阻器的规格为“1A”。
(1)请用笔画线代替导线将图乙中的电路补充完整,要求滑片向右移动时,电压表示数变小 。
(2)将某一定值电阻接入电路,将滑动变阻器的滑片移至电阻值最大处,闭合开关,发现电流表有示数,电压表无示数,其原因可能是该定值电阻 (选填“断路”或“短路”)。
(3)将的定值电阻接入电路,闭合开关,移动滑动变阻器滑片,使电压表示数为时,电流表示数如图丙所示,此时电流为 A,滑动变阻器连入电路的阻值为;接着将的定值电阻更换为10Ω的定值电阻,重做实验,当观察到电压表示数仍为U0时,记下电流表的示数,如此往复。
序号
1
2
3
4
5
电阻R/Ω
5
10
15
20
30
电流I/A
0.24
0.16
0.12
(4)实验数据如表格所示,为了使每个定值电阻均能进行实验,下列操作可行的是__________(填选项标号)。
A.换用规格为“35Ω1A”的滑动变阻器
B.将电源电压控制在2.4~4.8V
18.在“测量小灯泡电阻”的实验中,小明设计了如图甲所示的电路,电源电压恒为 6V,小灯泡的额定电压为 2.5V。
(1)用笔画线代替导线,将图甲所示的实物电路连接完整;
(2)开关闭合前,滑动变阻器的滑片 P 应移到最 (选填 “左” 或 “右”)端;
(3)实验中电压表的示数如图乙所示,其读数为 ,此时如果要进一步测量小灯泡正常发光时的电阻,应将滑片向 选填 “左” 或 “右”)端移动;
(4)图丙为小明绘制的该小灯泡 I-U 图像,小灯泡正常发光时的电阻为 Ω;
(5)小明用待测定值电阻 R 替换小灯泡测试时,由于电阻 R 阻值较大,电流表偏转很小,测量不准确。老师告诉他:电压表相当于能显示自身两端电压的定值电阻,且阻值较大。于是他设计了图丁所示电路测量电阻 R 的阻值,电源电压恒为 3V,定值电阻 R0=600Ω,闭合开关S。并进行了如下操作:
①S1接 1 时,电压表示数为2.40V;
②S1接2时,电压表示数为2.00V;
③待测电阻R为 Ω
19.图甲为“测量小灯泡电阻”的实验装置,小灯泡标有“2.5V”字样。
(1)请你用笔画线代替导线,把图甲中电路连接完整 。(导线不得交叉)
(2)连接好电路后,闭合开关,发现小灯泡不发光,电压表无示数,电流表有示数。出现这种现象的原因可能是 。
(3)排除故障后,接通电路,移动滑动变阻器的滑片P,当观察到 时,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 ,(计算结果保留一位小数)
(4)如图丙所示,是根据实验数据绘制图像。分析图丙可知:小灯泡的电阻是 (选填“变化”或“不变”);灯泡电阻变化的原因主要是由于 变化引起的。
20.科学探究小组连接了图甲所示的电路,测量定值电阻的阻值。电源电压恒为6V,电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~3V,的阻值约为8Ω,滑动变阻器有(a:“25Ω 2A”和b:“20Ω 0.2A”)两种规格。
(1)连接电路时,应选择的滑动变阻器是 (选填“a”或“b”)。
(2)甲图连接的电路有一处错误,请把接错的那一根导线找出来打“×”,用笔画线代替导线画出正确的连接(只改接一根导线)。
(3)正确连接导线后,滑片P移至某处,此时电压表示数为2.6V,电流表示数如图乙所示为 A,本次测得的阻值为 Ω(精确到0.1Ω)。通过移动滑片P测得多组实验数据,计算出的平均值,这样做是为了 (选填字母符号)。
A.寻找普遍规律 B.减小误差
(4)该探究小组还设计了如图丙所示的电路,利用阻值为的定值电阻和电流表等器材,测量的阻值,经检查无误后进行实验。电源电压未知且保持不变,请将实验过程补充完整:
①只闭合开关 ,电流表的示数记为;
②闭合开关,电流表的示数记为;
③用已知量和测量量写出的阻值表达式: 。
21.小明用如图甲所示电路测量额定电压为的小灯泡的阻值。所用器材:两节新干电池、电压表、电流表、小灯泡、滑动变阻器、开关和导线若干。
(1)用笔画线代替导线,将图甲中的电路补充完整(要求滑片向左移动时灯泡变亮)。
(2)正确连接电路后,闭合开关,灯泡不亮,电流表示数较大,电压表无示数,其原因可能是灯泡 。
(3)解决上述问题后,小明闭合开关,移动滑动变阻器滑片,多次测量并记录数据,如下表所示。
第3次实验时电流表的示数如图乙所示,则此时小灯泡电阻为 。(结果保留一位小数)
实验次数
1
2
3
4
电压
1
2
电流
电阻
(4)小明发现每次测量的灯泡阻值差距很大,原因是 。
22.用电流表和电压表测量未知电阻的部分实验步骤如下:
(1)请在图1的虚线框中画出用伏安法测量未知电阻的电路图。
(2)检查电路无误后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,电流表、电压表指针分别如图2、图3所示,此时电流表示数为 A,电压表示数为 V。
(3)此次电阻的测量结果是 Ω,将其记录在实验表格中。
23.在“伏安法测量电阻”的实验中,某小组的实验过程如下,请回答:
实验次数
U/V
I/A
1
5
0.2
2
10
0.4
3
12
0.5
(1)上面所连的实物图有一条导线连错,请在错误的导线上画“×”,同时补画出正确的连线。
(2)电路改正后,闭合开关,通过调节滑动变阻器的滑片收集到如上表的实验数据,请写出处理数据得出结论的过程。
(3)现有一个额定电压为3.8V的小灯泡,在无电压表的情况下,小明补充一个已知电阻和两个开关,设计了测量此小灯泡正常发光时电阻的实验方案,请帮助他完成实验。所设计的电路图:
简要实验步骤:(用相应字母表示所测出的量)
①闭合开关S和,调节滑动变阻器的滑片,使电流表的示数为 。
② ,直接读出电流表示数为I。
③小灯泡电阻的表达式: 。
24.小明探究“电流与电阻的关系”时,实验器材有:两节新干电池(约3V)、开关、电流表、电压表、滑动变阻器、3个定值电阻,导线若干。
(1)连接的电路如图甲所示,连接有误的电路元件是 。
(2)改正电路后,闭合开关移动滑片过程中观察到电压表无示数,电流表示数有明显的变化。则故障原因可能是定值电阻 。
(3)小明发现探究此实验要不断更换电阻很麻烦,他利用旋钮开关设计了如图乙电路进行实验。
①为了保证电路安全,应先将旋至 处(选填“1”“2”或“3”),再闭合开关,调节滑动变阻器滑片,使电压表示数为,记录此时电流表示数;
②接着将旋至2处,发现电压表示数变小了,接下来应向 (选填“左”或“右”)调节滑动变阻器,眼睛要观察 表。
③完成最后一组实验时,发现无论怎样移动滑动变阻器,很难使电压表示数达到设定值,原因可能是 。
25.在学习“串联电阻的总电阻与各串联电阻之间关系”的时候,小强和小刚利用滑动变阻器(铭牌上标有20;1A)、两个定值电阻(5;10)、电压表、电源等器材对此进行了探究。他们设计了如图甲所示的电路图。
(1)根据电路图,请你在下图乙中用笔画线代替导线,将没有连接完的实物电路连接好 (导线不允许交叉且电流表的量程选取适当)。
(2)请你根据电路图分析:在闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移到 (填“A”或“B”)端。
(3)如表是小强和小刚在这次实验中所记录的数据。请你根据他们三次测量的数据进行分析,可以得出的结论是: 。
R1=5 R2=10
次数器材
1
2
3
电压U/V
1.5
2.4
3
电流I/A
0.1
0.16
0.2
(4)若闭合开关后发现电流表有示数而电压表无示数,则出现该现象的原因可能是 (只填字母序号即可)。
A.滑动变阻器某处断路 B.只有R1被短路
C.只有R2被短路 D.电压表的某一个接线柱接触不良
(5)在这次实验中,滑动变阻器的作用是: 和 。
26.为完成“探究电流与电阻的关系”实验,同学从实验室取得以下器材:电压恒为4.5V的电池组,电流表,电压表,开关,5Ω、10Ω、25Ω的定值电阻各一个,规格为“40Ω 1A”的滑动变阻器,导线若干。
(1)根据实验要求将电路连接完整,使滑片向右移动时电流表示数变小 。
(2)该同学将10Ω电阻接入电路,闭合开关,移动滑动变阻器滑片,直到电压表示数如图乙所示,记为 V,并记录电流表的示数;接着保持滑片位置不变,将电阻换为25Ω后,为保证电压表的示数不变,应向 (填“左”或“右”)移动滑片。
(3)通过实验得到电流随电阻变化的图像如丙图所示,由此可知:导体两端的电压一定时,通过导体的电流与其电阻成 比。
(4)在实验基础上,为了得到更多组数据,需要更多规格的定值电阻,则选用的定值电阻最大阻值不允许超过 Ω。
(5)该同学想将定值电阻换成小灯泡来探究电流与电压的关系,有的同学认为他的实验方案 (填“可行”或“不可行”)。
27.某探究小组要测量一个标有“2.5V”字样的小灯泡在正常发光时的电阻,连接了图甲所示的部分电路,已知电源电压恒定,滑动变阻器的规格为“50Ω 2A”。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中的电路连接完整。
(2)若连接电路后,闭合开关S,发现无论怎样调节滑动变阻器的滑片,电流表和电压表的示数都不变且较小,出现这种现象的原因是 。
(3)正确连接电路后,在移动滑片P的过程中,应该观察 表的示数,使小灯泡L正常发光。
(4)当小灯泡L正常发光时,电流表示数为0.25A,则小灯泡L正常发光时的电阻是 Ω。
(5)完成实验后,小组又设计了图乙所示的电路图,测量小灯泡L正常发光时的电阻为定值电阻,为单刀双掷开关,实验步骤如下:
①闭合开关,将开关拨到触点2,移动滑片P,使电压表的示数 ;
②保持滑片P的位置不变,再将开关拨到触点1,读出电压表的示数并记为;
③该小灯泡L正常发光时的电阻 (用表示)。
28.如图是探究电流与电阻关系的电路图,电源电压恒为4.5V,实验中定值电阻R的阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω。
(1)在连接电路的过程中,开关S应 ;闭合开关S前,滑动变阻器的滑片P应移至 (选填“A”或“B”)端。
(2)闭合开关S,电流表无示数,电压表有示数且接近电源电压,原因可能是 。
(3)排除故障后,更换阻值不同的定值电阻R,进行多次实验,实验数据记录如表。
实验次数
电阻R/Ω
电流表示数I/A
1
5
0.6
2
10
0.3
3
15
0.2
4
20
0.15
分析表中数据可知:
①实验时,保持定值电阻R两端的电压为 V;
②电压一定,通过导体的电流与导体的电阻成 ;
③滑动变阻器的最大阻值至少为 Ω,才能完成上述实验。
29.为探究通过导体的电流与导体两端电压的关系,小明用如图甲所示电路图进行实验,电源为两节新的干电池。
(1)小明刚闭合开关发现电压表指针如图乙所示,电压表读数为 V,出现这种现象可能的原因是 ;
(2)小明找出原因并改正后,进行了五次实验,用描点法得到电阻R的图像如图丙所示,由图像可知:导体电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 比;
(3)根据丙图,可判断此操作过程中滑动变阻器的图像近似为如图中的( )
A. B. C. D.
(4)为了完成以上五次实验,滑动变阻器的最大阻值不能小于 Ω。
(5)若滑动变阻器坏了,可以用 (选填“粗铜线”、“细铅笔芯”或“橡胶棒”)替代滑动变阻器完成实验。
30.小东用伏安法测量额定电压为2.5V小灯泡的电阻。
(1)开关S闭合前,应将滑动变阻器的滑片P移至 端(选填“A”或“B”)。
(2)小东连接好实验电路,检查无误后,闭合开关S,无论怎样移动滑动变阻器的滑片P,发现电压表均有示数且保持不变,电流表始终无示数,产生这种现象的原因是 。
(3)小东排除故障后,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P,电压表示数为2.2V,此时他应将滑片P向端移动 (选填“A”或“B”),才能使小灯泡正常发光。
(4)当小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示,电流表的示数为 A,则小灯泡的电阻为 Ω。
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第十七章 欧姆定律(实验题30道)
1.在“探究电阻一定时电流与电压的关系”的实验中,小明连接了图甲所示的电路,其中定值电阻。
(1)请用笔画线代替导线将图甲所示的电路连接完整,要求滑动变阻器滑片向左移动时电流表示数变大 。
(2)小明测量并记录了几组电压和电流值,如下表。最后一次实验中电流表的示数如图乙所示,此时电流为 A。
电压U/V
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
电流I/A
0.10
0.20
0.30
0.40
(3)请在图丙中画出上表各组数据对应的点,并作出图像 。
(4)小明认为还需更换不同阻值的定值电阻重复上述操作,你认为这么做的目的是: 。
【答案】(1)
(2)0.5
(3)
(4)多次实验,寻找普遍规律,避免偶然性
【详解】(1)要求滑动变阻器滑片向左移动时电流表示数变大,说明此时滑动变阻器接入电路的电阻减小,由此判断左下部分电阻接入电路,据此完成电路连接如下图所示:
(2)如图乙所示,电流表量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.5A。
(3)由表中数据,利用描点法画出电流和电压的关系图像,如图所示:
(4)“探究电阻一定时电流与电压的关系”的实验,更换不同阻值的定值电阻重复上述操作,是为了总结普遍规律,避免偶然性。
2.物理社团活动时,小石同学利用下面的器材探究探究“电流与电阻的关系”。电源电压恒为3V。
(1)闭合开关前,将滑动变阻器的滑片P移动到最 (选填“左”或“右”)端,起保护电路的作用。
(2)闭合开关,发现电压表有示数,电流表无示数,则故障是 。
(3)排除故障后,小石同学先用一个定值电阻R进行实验,调节滑动变阻器,使电压表示数为2V,记录此时R和电流I的值;当R的电阻由5Ω更换为10Ω时,闭合开关后,滑动变阻器的滑片应向 (选填“左”或“右”)端滑动;若实验中R的阻值分别是5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω,为了保证完成实验,则滑动变阻器的阻值至少是 Ω;
(4)小石同学研究并绘制了实验过程中“电流与定值电阻、电流与滑动变阻器,电流与总电阻”之间的图像,如图乙,其中反映电流与总电阻关系的是 (选填“a”、“b”或“c”),
【答案】(1)左
(2)定值电阻断路
(3) 左 12.5Ω
(4)c
【详解】(1)为了保护电路,在闭合开关前,应该将变阻器的阻值调节到最大,即最左端。
(2)电流表无示数,表明电路发生断路,电压表有示数,表明电压表串联进电路中,即和电压表并联的定值电阻断路。
(3)[1]探究“电流与电阻的关系”,要控制定值电阻两端电压不变,所以当增加定值电阻的阻值时,为了保证其两端电压不变,根据串联分压原理可知,需要增加变阻器的阻值,即向左端滑动。
[2]当定值电阻最大为25Ω时,需要的变阻器阻值最大,电源电压为3V,定值电阻的电压为2V,此时电路的电流
变阻器两端电压为U=3V-2V=1V
根据欧姆定律计算变阻器阻值
(4)总电阻和电流的乘积为电源电压,即阴影部分的面积最大,所以c符合题意,ab不符合题意。
故选c。
3.在“探究电流与电阻的关系”的实验中,小强选用了4Ω、8Ω、10Ω、20Ω四个定值电阻,电源电压恒为3V。
(1)按如图甲所示连接电路,闭合开关时,发现电流表无示数,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电阻R0 。
(2)排除电路故障后,闭合开关,移动滑片,当选用4Ω的电阻时,电流表示数如图乙所示,记为 A;以后每更换一个阻值更大的电阻后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为 V,同时记下对应的电流值。
(3)该电路图还能完成什么电学实验 (写一个即可)。
【答案】(1)断路
(2) 0.5 2
(3)探究电流与电压的关系实验
【详解】(1)闭合开关时,发现电流表无示数,说明电路断路,移动滑动变阻器的滑片,电压表示数始终接近电源电压,说明与电压表并联的部分电路断路,即定值电阻R0断路;
(2)[1]由图丙可知,电流表选择的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,此时电流表示数为0.5A。
[2]由得,电阻R0两端的电压,即电压表示数保持2V不变,以后每更换一个阻值更大的电阻后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为2V,同时记下对应的电流值。
(3)该实验装置中电压表测电阻两端电压,电流表测量通过电路的电流,所以还可以让电阻不变,通过移动滑片改变电路中的电流和电阻两端的电压,探究电流与电压的关系。
4.如图甲所示,这是小华测量未知电阻(阻值约为5Ω)的部分实验电路,滑动变阻器的规格为“20Ω 1A”,电源电压恒为3V。
实验次数
1
2
3
电压U/V
1.6
2.0
电流I/A
0.20
0.24
0.30
(1)请在图甲中用笔画线代替导线,将实验电路连接完整。
(2)闭合开关,将滑动变阻器滑片移至适当位置,记下电流表和电压表示数,接下来再次移动滑动变阻器滑片,测出3组电压、电流数值。在第3次测量时,电压表示数如图乙所示,则此时电阻两端的电压为 V。
(3)根据这三次测得的数据,则定值电阻的阻值为 Ω。(保留一位小数)
(4)若将实验中的定值电阻换成小灯泡,在多次测量电阻的过程中,发现当电压表示数增大时,电压表示数与电流表示数的比值也增大,造成这一现象的原因是 。
【答案】(1)
(2)2.4
(3)8.1
(4)小灯泡发光时温度升高,电阻增大
【详解】(1)电压表并联在未知电阻两端,电源电压恒为3V,则电压表量程选择0~3V,如图所示:
(2)由图甲可知,此时电压表选择0~3V量程,由图乙可知,电压表分度值为0.1V,示数为2.4V。
(3)第三次电阻阻值
同理可得出第1、2次测量的电阻值分别为8Ω、8.3Ω,为减小误差,取平均值作为测量结果
(4)电压表与电流表示数的比值增大,即灯丝的电阻增大,由于灯泡两端的电压增大,导致了灯丝的功率增大,灯丝的温度升高,从而造成了灯丝的电阻增大。
5.小明在做“用伏安法测量某定值电阻R的阻值”的实验中:
(1)请你按照图甲所示的电路图,以笔画线代替导线,将图乙小明未连接好的电路连接完整 ;
(2)实验前,为保护电路,滑动变阻器的滑片应置于 端(填“A”或“B”);
(3)闭合开关,移动滑动变阻器滑片P,发现电压表始终无示数,其原因可能是______(填符号);
A.滑动变阻器断路
B.R断路
C.R短路
(4)通常情况下要进行多次测量并取平均值,其目的是为了 。
【答案】(1)
(2)B
(3)C
(4)减小误差
【详解】(1)滑动变阻器采用一上一下的连接方式,串联在电路中,如图所示
(2)实验前,为保护电路,滑动变阻器的滑片应移到阻值最大处,即B端。
(3)由图可知,定值电阻R与滑动变阻器串联,电流表测电路中的电流,电压表测定值电阻两端的电压,闭合开关,移动滑动变阻器滑片P,发现电压表始终无示数,说明与电压表并联的用电器短路,也就是定值电阻R短路。
故选C。
(4)要多次测量定值电阻的阻值并取平均值,其目的是为了减小误差。
6.图甲所示的是小明同学设计的一种测定油箱内油面高度的实验装置。为10Ω的定值电阻,是规格为“20Ω1A”的滑动变阻器,油量表是由测量范围为0~0.6A的电流表改装而成的,电源电压固定不变。
(1)图甲实验装置的工作原理是:当油箱内油面上升时,金属滑片 (选填“向上”或“向下”)移动,油量表示数会 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)图乙所示的是同班同学小华利用同样的器材设计的测定油箱内油面高度的实验装置。你认为设计更合理的是 同学,原因是: 。
【答案】(1) 向下 变小
(2) 小华 小华的设计中,油面上升,油量表的示数变大
【详解】(1)[1][2]题图甲所示的实验装置中,油面上升时,油箱中的球向上运动,由于杠杆的作用,金属滑片向下运动,滑动变阻器连入电路的电阻变大,电路中油量表的示数变小。
(2)[1][2]小华同学的设计更合理,因为在该同学设计的电路中,当油量增加时,滑动变阻器连入电路的电阻减小,油量表的示数变大,与人们的生活习惯相符。
7.小孔用图甲电路探究“电流与电阻的关系”。
(1)图甲中,电表1应为 (选填“电压”或“电流”)表。
(2)电路连接完成后,闭合开关,移动滑片,使电压表示数为2V.记录电流表示数。多次更换定值电阻重复实验,得到电流I与定值电阻的倒数一关系图像,如图乙中图线②所示。
(3)为了使实验结论更具有普遍性,小明又将定值电阻R两端的电压控制为1.5V、不断改变定值电阻的大小,又进行了多次实验,又绘制出电流Ⅰ与定值电阻的倒数关系图像,此次关系图像应为图乙中的图线 (选填“①”“②”或“③”)。
(4)根据图乙中的图像,得出的实验结论为: 。
【答案】 电压 ③ 当电压一定时,通过导体的电流与电阻成反比
【详解】[1]图甲中电表1应与定值电阻并联,用于测量电阻两端电压,因此应为电压表。
[2]根据欧姆定律可知,当电压降低时,相同电阻对应的电流减小。原实验电压为2V(对应图线②),新实验电压降至1.5V后,同一电阻的倒数对应的电流值更小,因此图线会整体下移,故应选择位置最低的图线③。
[3] 根据图乙图像可看出,电流I与电阻倒数成正比,即电流I与电阻R成反比,因此实验结论为:当电压一定时,通过导体的电流与电阻成反比。
8.学校物理兴趣小组进行了如下实验,在“连接串联电路”实验中,实验电路如图所示:
(1)连接好电路后闭合开关S, 发现L1、L2两只灯泡都不亮。用手按一下灯泡L1时 ,L1、L2仍然都不亮;按一下灯泡L2时,两灯都亮,松开手两灯又不亮,则故障可能是 (选填序号);
A.L1 灯丝断了 B.L2灯丝断了
C.L1 与灯座接触不良 D.L2与灯座接触不良
(2)上述现象也证明,串联电路中的各用电器 (选填“能”或“不能”)独立工作;
(3)闭合开关时,观察到灯L1 比 L2亮些,则通过L1和 L2的电流 (选填“相等”或“不相等”)。
【答案】(1)D
(2)不能
(3)相等
【详解】(1)连接好电路后闭合开关S,发现L1、L2两只灯泡都不亮,说明电路时断路,用手按一下灯泡L1时,L1、L2仍然都不亮,说明电路仍然是断路,故不是L1的问题,按一下灯泡L2时,两灯都亮,松开手两灯又不亮,说明是L2的问题,因为按一下两灯都亮,所以是与灯座接触不良,故选D。
(2)L2出现问题L1也不能工作,说明串联电路中的各用电器不能独立工作。
(3)串联电路中各处电流相等,所以通过L1和L2的电流相等。
9.小明用如图甲所示的电路测量未知电阻的阻值,电源电压恒为3V。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲电路连接完整 ;(导线不允许交叉)
(2)电路接通前,应将滑动变阻器的滑片移到最 (选填“左”或“右”)端;闭合开关,发现电流表有示数,电压表无示数,出现此现象的原因可能是电阻 (选填“断路”或“短路”);
(3)排除故障后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片至某一位置,电压表示数如图乙所示,为 V,电流表示数为0.3A,则测得未知电阻。 ;
(4)接下来小明应该进行的操作是 。(填字母)
A.换用不同阻值的电阻进行多次测量 B.调节滑动变阻器进行多次测量
(5)若实验中只有一个电流表和一个已知阻值为的定值电阻,小明设计了如图丙所示的电路,测量未知电阻的阻值,请将实验步骤补充完整:
①保持开关断开,闭合开关S、,读出并记录电流表示数;
②断开开关,闭合开关S、,读出并记录电流表示数;
③请写出未知电阻的阻值表达式: 。(用、和表示)
【答案】 右 短路 2.7 9 B
【详解】(1)[1]根据实验目的可知,电压表要并联在未知电阻的两端,只需要将电压表的负接线柱接到的左边即可,如图所示:
(2)[2]电路接通前,为了保护电路,应将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处,即最右端。
[3]闭合开关,发现电流表有示数,说明电路是短路,电压表无示数,说明说明电压表并联的电路短路或电压表短路,即出现此现象的原因可能是电阻短路。
(3)[4][5]如图乙所示,电压表选用小量程, 分度值0.1V, 其示数为2.7V,则测得未知电阻为
(4)[6]实验中需要调节滑动变阻器进行多次测量求平均值减小误差,故B符合题意,A不符合题意。
故选A。
(5)[7]①保持开关断开,闭合开关S、,两个电阻并联,电流表测量通过的电流,电源电压为
②断开开关,闭合开关S、,两个电阻并联,电流表测量干路中的电流,由并联电路电流的规律可知通过定值电阻的电流
根据并联电路各支路两端的电压相等和欧姆定律可得待测电阻的表达式
10.在“测量小灯泡正常发光时的电阻”的实验中,实验小组连接了如图甲所示的电路,小灯泡标有“2.5V”字样;
(1)连接电路时,开关应处于 状态;
(2)如图甲所示,还有一根导线未连接滑动变阻器,为使滑动变阻器能起到调节作用,这根导线应连接在滑动变阻器的 (选填“B”或“C”)接线柱上;
(3)移动滑动变阻器滑片,当电压表示数为 V时,小灯泡正常发光,此时电流表示数如图乙所示,为 A,由此便可计算出小灯泡此时的电阻。
【答案】(1)断开
(2)C
(3) 2.5 0.3
【详解】(1)连接电路时,为了保护电路,开关应处于断开状态。
(2)为使滑动变阻器能起到调节作用,滑动变阻器需要串联在电路中,滑动变阻器需要一上一下接入电路中,这根导线应连接在滑动变阻器的C接线柱。
(3)[1]小灯泡标有“2.5V”字样,电压表测量小灯泡两端的电压,当电压表的示数为2.5V时,小灯泡正常发光。
[2]电流表示数如图乙所示,分度值为0.02A,故读数为0.3A。
11.用伏安法测量额定电压为2.5V小灯泡的电阻,实验装置如图甲。
(1)用笔画线代替导线将图甲电路连接正确;
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P置于最 端;
(3)闭合开关,定向移动滑片P,发现电表指针示数忽大忽小,且变化幅度较大。经检查,故障只发生在滑动变阻器,故障的原因可能是______;
A.滑动变阻器短路
B.滑动变阻器的滑片P与电阻丝接触不良
(4)排除故障,继续实验。实验小组设计如下表格并记录部分实验数据:
实验次序
1
2
3
4
5
电压U/V
0.9
1.3
1.7
2.1
2.5
电流I/A
0.20
0.22
0.28
0.30
电阻R/Ω
4.5
5.9
7.5
电阻平均值/Ω
①电压表示数为1.7V时,电流表示数如图乙所示,读数为 A;
②小灯泡正常发光时电阻为 Ω;(保留一位小数)
③表格中设计不合理的一项是 ,原因是 。
【答案】(1)
(2)右
(3)B
(4) 0.26 8.3 电阻平均值 小灯泡的电阻会随温度变化而变化
【详解】(1)由图可知,电压表未接入到电路中,应该将电压表并联在小灯泡两端,如下图所示:
(2)为了保证电路安全,应该将滑动变阻器调至阻值最大处,即将滑动变阻器的滑片P置于最右端。
(3)因为电表指针示数忽大忽小,且变化幅度较大,说明电路某处接触不良,故B符合题意。
(4)[1]由乙图可知,电压表所接量程为0~0.6A,其分度值为0.02A,所以读数为0.26A。
[2]因为小灯泡的额定电压为2.5V,所以由第5次实验数据可知,小灯泡正常发光时电阻
[3][4]因为小灯泡发光时会发热,所以小灯泡的电阻会随温度变化而变化,故表格中设计不合理的一项是电阻平均值。
12.如图甲所示是探究“电流与电压关系”的实验电路图。
实验序号
1
2
3
。。。
电压 U/V
0.8
1.6
2.4
…
电流I/A
0.16
0.32
…
(1)连接电路时,应先将开关 (选填“闭合”或“断开”),并将滑动变阻器的滑片P 调至阻值最 处;
(2)连接好电路后,闭合开关S并多次移动滑动变阻器的滑片P,将电压值与相应的电流值记录如上表。第3次测量时, 电流表的示数如图乙所示,则电路中的电流值为 A;
(3)为了能够从表中数据总结出电流I与电压U的比例关系,你采用的数学方法是 。
【答案】(1) 断开 右
(2)0.48
(3)比值法
【详解】(1)[1][2]为了保护电路,连接电路时开关应断开,并将滑动变阻器的滑片P移至阻值最大处,即最右端。
(2)由图乙可知,电流表的量程是0~0.6A,分度值是0.02A,电流表的示数是0.48A。
(3)由表中数据可知,电压和电流的比值为
是一个定值,可以得到电阻一定时,电流和电压成正比,用到比值法。
13.小明用图甲所示的电路来探究并联电路的部分特点,电源电压恒为6V。
(1)请根据图甲所示电路图,用笔画线代替导线,将图乙所示实物图补充完整。( )
(2)连接好电路后,闭合开关S,小明观察到电压表无示数、电流表有示数,若电路中只存在一处故障,则故障可能是 (填选项)。
A.R1短路 B.R2断路 C. C处断路 D.电压表断路
(3)排除故障后正确进行实验,小明先后将电流表接在A(图甲中电流表所处位置)、B、C三个不同的位置,将电压表先后并联在AC、BC两点之间,测出的电流和电压的数据记录在表格中。
实验序号
1
2
3
电流
电压
(4)分析表中数据,可得出初步结论:并联电路中,干路电流等于各支路电流之和;各支路两端的电压相等,且等于电源电压。还可以发现,并联电路具有 (选填“分流”或“分压”)的作用,电阻R2的阻值为 Ω。
(5)若实验过程中选用的两个定值电阻的阻值相同,则分析并联电路中各支路的 (选填“电压”或“电流”)关系时容易得出错误的结论。
(6)在探究并联电路电阻的规律时,小明分别按图甲、乙所示电路图连接电路,实验过程中两电路使用的电源电压均为U。闭合开关后,若甲、乙电路中两电流表的示数相同,则说明R1和R2并联后的总阻值等于R3的阻值。请你利用欧姆定律和并联电路的电流和电压规律,推导出并联电路的电阻规律: (用R1、R2和R3表示)。
【答案】 D 分流 6 电流
【详解】[1]根据图甲电路图可知, R1与R2并联,电流表测R2支路电流,电压表测电源电压。
在图乙实物图中, R1与R2已经并联,电流表和R2已经串联在一起,只需将电流表的“0.6A”和 R1的右接线柱相连即可,作图如下
[2]A.若R1短路,电源和R2也会被短路,电流表无示数,电压表测量的是导线两端电压,示数为0,故A不符合题意;
B.若R2断路,电路为R1的简单电路,电流表无示数(R2支路断路),电压表测量R1两端电压即电源电压,会有示数,故B不符合题意;
C.若C处断路,整个电路断路,电流表和电压表都无示数,故C不符合题意;
D.若电压表断路,对电路中电流没有影响,电流表有示数,而电压表无法测量电压,所以无示数,故D符合题意。
故选D。
[3]从表格数据可知,,即干路电流分成了不同支路的电流,所以并联电路具有分流作用。
[4]由表格知R2的U=6V,IA=0.10A,可得
[5]若两个定值电阻阻值相同,根据欧姆定律,在并联电路各支路电压相等的情况下,各支路电流也相等,这样就无法体现出并联电路中电流的普遍规律,所以分析并联电路中各支路的电流关系时容易得出错误的结论。
[6]分析图甲电路: 在并联电路中,各支路两端电压相等且等于电源电压,所以R1与R2两端电压均为电源电压U。 根据欧姆定律和并联电路电流规律,干路电流
分析图乙电路: R3两端电压U,根据欧姆定律,R3的电流
已知甲、乙电路中两电流表的示数相同,即
因为电源电压相同,即得到。
14.如图甲是小敏探究“通过导体电流与导体两端电压的关系”的实验装置。电源电压恒为3V。
(1)请你用笔画线代替导线,将如图甲所示的电路连接完整: (要求滑片P向左移动时,电流表示数变大)
(2)连接好电路后,闭合开关前,发现电压表指针位置如图乙所示,则接下来应进行的操作是 。调整好后闭合开关,发现电压表无示数,电流表有示数,出现这种情况的原因可能是 ;
(3)排除故障后,小敏进行了正确的实验操作,并将实验数据记录在下表中,其中第4次实验时电流表示数如图丙所示,则此次实验中电压表示数应为 V;
实验次数
电压表示数/V
电流表示数/A
1
0.5
0.1
2
1.0
0.2
3
1.5
0.3
4
(4)得出实验结论后,小敏想继续探究“通过导体电流与导体电阻的关系”,需要添加的器材是 。
【答案】(1)
(2) 将电压表的指针调零 定值电阻短路
(3)2.0
(4)阻值不同的定值电阻
【详解】(1)电压表需与定值电阻并联,测定值电阻两端电压,电源电压为3V,故电压表选用0~3V量程;滑动变阻器采用一上一下的连接方式,滑片P向左移动时电流表示数变大,说明电路电阻减小,滑动变阻器接入电路的电阻丝变短,故选择左下接线柱,电路连接如图所示:
(2)[1]闭合开关前,电压表指针不在零刻度线处,这是因为电压表使用前未进行调零,接下来应进行的操作是调节电压表的调零旋钮,使指针指在零刻度线处。
[2]电流表有示数,说明电路是通路;电压表无示数,说明与电压表并联部分可能短路,即定值电阻短路。
(3)由表格中前3组数据可知,通过导体的电流与导体两端的电压成正比,即导体电阻一定时,电流与电压成正比。图丙中电流表选用0~0.6A 量程,分度值为0.02A,电流表示数为0.4A;根据比例关系,电压表示数应为2.0V(因0.1A对应0.5V,电流每增大0.1A,电压增大0.5V,0.4A是0.1A的4倍,故电压为 0.5V×4=2.0V)。
(4)探究“通过导体电流与导体电阻的关系”时,需控制导体两端电压不变,改变导体的电阻并测量对应的电流,因此需要添加的器材是阻值不同的定值电阻(如 5Ω、10Ω、15Ω 等规格的定值电阻)。
15.在“测量小灯泡的电阻”实验中,电源两端的电压保持不变,小灯泡正常发光时其两端的电压为2.5V。
(1)连好电路,闭合开关前,发现电压表的指针指在了“0”刻度的左侧,原因是 ;
(2)接通电路后,小明发现移动滑动变阻器的滑片使其接入电路的电阻减小时,电压表的示数也变小了,你认为电路连接中存在的错误是 ;
(3)改正电路后,他将测得的数据及计算结果填写在表中,则小灯泡正常发光时的电阻为 Ω(保留一位小数);
实验次数
1
2
3
4
电压U/V
1.0
1.5
2.0
2.5
电流I/A
0.20
0.22
0.26
0.30
电阻R/Ω
5.0
6.8
7.7
如图所示,小莉同学用“伏安法”测正常工作电压为2.5V的小灯泡正常发光时的电阻。闭合开关,将滑动变阻器的滑片移动到如图所示的位置时,电压表示数为2.8V,这时应将滑动变阻器的滑片向 (选填“左”或“右”)适当移动。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是 Ω。
【答案】(1)电压表没有调零
(2)将电压表连接在变阻器的两端
(3) 8.3 右 5
【详解】(1)连好电路,闭合开关前,发现电压表的指针指在了“0”刻度的左侧,原因是电压表没有调零,此时指针不在零刻度线处。
(2)实验中灯泡与滑动变阻器串联,电压表测量灯泡的电压,电流表测量电路电流。接通电路后,小明发现移动滑动变阻器的滑片使其接入电路的电阻减小时,此时变阻器两端的电压变小,电源电压不变,由串联电路电压特点得,灯泡的电压变大,此时电压表的示数变小了,说明实验中将电压表连接在变阻器的两端。
(3)[1]由表格中数据得,当灯泡两端的电压为2.5V时,电流为0.30A,由欧姆定律得,小灯泡正常发光时的电阻为
[2]由图甲得,灯泡与滑动变阻器串联,电压表测量灯泡两端的电压,电流表测量电路电流。闭合开关,将滑动变阻器的滑片移动到如图所示的位置时,电压表示数为2.8V,此时灯泡两端的电压大于额定电压,则这时应将滑动变阻器的滑片向右适当移动,增大变阻器接入电路中的电阻,使灯泡两端的电压为2.5V。
[3]当小灯泡正常发光时,由图乙得,电流表的分度值为0.02A,示数为0.5A,由欧姆定律得,小灯泡正常发光时的电阻是
16.小雅同学想测量未知电阻的阻值,已知小雅所用电源为两节新干电池,滑动变阻器最大阻值为20Ω。
(1)闭合开关前,应该将滑动变阻器的滑片移动到 端;(选填“A”或“B”)
(2)小雅将测得的数据记录如表所示:
实验次数
1
2
3
4
电压U/V
0.5
1.5
2
2.5
电流I/A
0.1
0.3
0.4
0.5
老师看完数据后,发现有一组数据不是本实验中测得的,而是他编出来的。你觉得老师发现的是第几组实验数据是编造出来,并说判断的依据是: (先说第几组,再说判断依据);
(3)老师将同学们分成甲乙丙丁四个小组,分别测量不同电阻的阻值。为了探究I-U图像中比较电阻大小的方法,老师将每个小组其中一次实验数据汇总到下图中。已知四个电阻阻值为20Ω、15Ω、10Ω、5Ω,由图可知,乙组同学测量的电阻大小为 Ω。
【答案】(1)A
(2)第1组,用该实验提供的仪器最小电流为0.12A,或定值电阻的最小电压为0.6V,或如果要达到0.1A的电流,滑动变阻器阻值需要25Ω,滑动变阻器阻值不够
(3)10
【详解】(1)开关闭合前,应将滑动变阻器移到最大阻值处,故应该移动到A端。
(2)由实验数据可知该待测电阻的阻值为5Ω,故当滑动变阻器阻值最大时,电路中的电流最小,此时电流,故第一组数据是编造出来的,电流不可能为0.1A。或定值电阻的最小电压为0.6V,或如果要达到0.1A的电流,滑动变阻器阻值需要25Ω,滑动变阻器阻值不够。
(3)由于定值电阻两端的电流与电压成正比,故可以把原点以及甲乙丙丁某次实验的数据连接起来,绘制出他们所测量电阻的I-U图像,根据I-U图像可知斜率越大其电阻越小,故乙组同学测量的电阻大小应为10Ω。
17.为了探究电流与电阻的关系,小组设计了如图甲所示的电路,电源电,定值电阻的阻值分别为、、、、,滑动变阻器的规格为“1A”。
(1)请用笔画线代替导线将图乙中的电路补充完整,要求滑片向右移动时,电压表示数变小 。
(2)将某一定值电阻接入电路,将滑动变阻器的滑片移至电阻值最大处,闭合开关,发现电流表有示数,电压表无示数,其原因可能是该定值电阻 (选填“断路”或“短路”)。
(3)将的定值电阻接入电路,闭合开关,移动滑动变阻器滑片,使电压表示数为时,电流表示数如图丙所示,此时电流为 A,滑动变阻器连入电路的阻值为;接着将的定值电阻更换为10Ω的定值电阻,重做实验,当观察到电压表示数仍为U0时,记下电流表的示数,如此往复。
序号
1
2
3
4
5
电阻R/Ω
5
10
15
20
30
电流I/A
0.24
0.16
0.12
(4)实验数据如表格所示,为了使每个定值电阻均能进行实验,下列操作可行的是__________(填选项标号)。
A.换用规格为“35Ω1A”的滑动变阻器
B.将电源电压控制在2.4~4.8V
【答案】(1)
(2)短路
(3)0.48
(4)B
【详解】(1)电流表、定值电阻、滑动变阻器串联接入电路,电压表并联在定值电阻两端,滑片右移,滑动变阻器接入电路的电阻变大,电压表示数变小,所以滑动变阻器选择左下接线柱接入电路,如图所示:
(2)闭合开关,发现电流表有示数,说明电路是通路,而电压表无示数,说明可能的故障原因是与电压表并联部分电路出现了短路,即定值电阻短路。
(3)图丙电流表选用的是0~0.6A的小量程,对应的分度值为0.02A,读数为0.48A。
(4)A.根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压U滑=U-UV=6V-2.4V=3.6V
变阻器分得的电压为电压表示数的倍,根据分压原理,当接入30Ω电阻时,变阻器连入电路中的电阻为
故为了完成整个实验,应该选取最大阻值至少45Ω的滑动变阻器,故A不符合题意。
B.若改变电源电压,因电压表示数始终控制为U0=2.4V,则电源电压最小为2.4V;当将阻值最大为30Ω的定值电阻接入电路时,因滑动变阻器R′的最大阻值也为30Ω,则根据串联分压的规律可知变阻器两端的最大电压也为2.4V,所以电源电压最大为2.4V+2.4V=4.8V
则应将电源电压控制在2.4~4.8V,故B符合题意;
故选B。
18.在“测量小灯泡电阻”的实验中,小明设计了如图甲所示的电路,电源电压恒为 6V,小灯泡的额定电压为 2.5V。
(1)用笔画线代替导线,将图甲所示的实物电路连接完整;
(2)开关闭合前,滑动变阻器的滑片 P 应移到最 (选填 “左” 或 “右”)端;
(3)实验中电压表的示数如图乙所示,其读数为 ,此时如果要进一步测量小灯泡正常发光时的电阻,应将滑片向 选填 “左” 或 “右”)端移动;
(4)图丙为小明绘制的该小灯泡 I-U 图像,小灯泡正常发光时的电阻为 Ω;
(5)小明用待测定值电阻 R 替换小灯泡测试时,由于电阻 R 阻值较大,电流表偏转很小,测量不准确。老师告诉他:电压表相当于能显示自身两端电压的定值电阻,且阻值较大。于是他设计了图丁所示电路测量电阻 R 的阻值,电源电压恒为 3V,定值电阻 R0=600Ω,闭合开关S。并进行了如下操作:
①S1接 1 时,电压表示数为2.40V;
②S1接2时,电压表示数为2.00V;
③待测电阻R为 Ω
【答案】(1)
(2)左
(3) 2.2 右
(4)12.5
(5)1200
【详解】(1)小灯泡的额定电压为2.5V,故电压表选用小量程并联在灯泡两端,如下图所示:
(2)为了保护电路,开关闭合前,滑动变阻器的滑片应移到阻值最大处,即最左端。
(3)[1][2]由图甲可知,电压表选用小量程;调节滑动变阻器过程中,发现电压表的示数如图乙所示,电压表分度值0.1V,其示数为2.2V,小于灯泡额定电压2.5V,如果要测量小灯泡正常发光时的电阻,应增大灯泡两端的电压,根据串联电路电压规律,应减小滑动变阻器两端的电压,根据分压原理,应减小滑动变阻器接入电路的阻值,故应将滑片向右端移动。
(4)由图丙可知,当灯泡两端电压为2.5V时,通过灯泡的额定电流为0.25A,则小灯泡正常发光时的电阻为
(5)电源电压恒为3V,S1接1时,定值电阻R0与电压表串联,电压表示数为2.40V,由串联电路电压的规律,定值电阻的电压为U0=3V-2.40V=0.60V
由分压原理,电压表内阻为
S闭合,S1接2时,待测电阻与电压表串联,电压表示数为2.00V;由串联电路电压的规律,待测电阻的电压为UR=3V-2.00V=1V
由分压原理,待测电阻R为
19.图甲为“测量小灯泡电阻”的实验装置,小灯泡标有“2.5V”字样。
(1)请你用笔画线代替导线,把图甲中电路连接完整 。(导线不得交叉)
(2)连接好电路后,闭合开关,发现小灯泡不发光,电压表无示数,电流表有示数。出现这种现象的原因可能是 。
(3)排除故障后,接通电路,移动滑动变阻器的滑片P,当观察到 时,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 ,(计算结果保留一位小数)
(4)如图丙所示,是根据实验数据绘制图像。分析图丙可知:小灯泡的电阻是 (选填“变化”或“不变”);灯泡电阻变化的原因主要是由于 变化引起的。
【答案】(1)
(2)小灯泡短路
(3) 电压表示数为2.5V 8.3
(4) 变化 温度
【详解】(1)根据实验,电路是串联的,电压表测灯泡两端电压,电流表测电路中的电流,则连接的电路如下图所示:
(2)串联电路中闭合开关,电流表有示数,说明电路是通路,灯泡不亮,电压表无示数,则可能是小灯泡短路,电压表相当于测导线电压。
(3)[1]由题意可知,小灯泡的额定电压为2.5V,小灯泡两端电压达到额定电压时,小灯泡正常发光,故接通电路,移动滑动变阻器的滑片P,当观察到电压表示数为2.5V时,表明小灯泡正常发光。
[2]由甲图可知,电流表量程为量程,由乙图可知,分度值为,电流表示数为,由欧姆定律可知,则小灯泡正常发光时的阻值为
(4)[1][2]如图丙所示,是根据实验数据绘制图像。图像不是一条过原点的倾斜直线,分析图丙可知:小灯泡的电阻是变化;由于灯丝的长度、横截面积和材料都不变,随着电压的增大,灯丝的温度升高,则灯泡电阻变化的原因主要是由于温度变化引起的。
20.科学探究小组连接了图甲所示的电路,测量定值电阻的阻值。电源电压恒为6V,电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~3V,的阻值约为8Ω,滑动变阻器有(a:“25Ω 2A”和b:“20Ω 0.2A”)两种规格。
(1)连接电路时,应选择的滑动变阻器是 (选填“a”或“b”)。
(2)甲图连接的电路有一处错误,请把接错的那一根导线找出来打“×”,用笔画线代替导线画出正确的连接(只改接一根导线)。
(3)正确连接导线后,滑片P移至某处,此时电压表示数为2.6V,电流表示数如图乙所示为 A,本次测得的阻值为 Ω(精确到0.1Ω)。通过移动滑片P测得多组实验数据,计算出的平均值,这样做是为了 (选填字母符号)。
A.寻找普遍规律 B.减小误差
(4)该探究小组还设计了如图丙所示的电路,利用阻值为的定值电阻和电流表等器材,测量的阻值,经检查无误后进行实验。电源电压未知且保持不变,请将实验过程补充完整:
①只闭合开关 ,电流表的示数记为;
②闭合开关,电流表的示数记为;
③用已知量和测量量写出的阻值表达式: 。
【答案】(1)a
(2)
(3) 0.32 8.1 B
(4)
【详解】(1)由于电源压表量程为0-3V,的阻值约为8Ω,当电压表示数为3V时,电流
滑动变阻器b允许通过的最大电流为0.2A,小于0.375A太多,故连接电路时,应选择的滑动变阻器是a。
(2)电压表与被测元件并联,电压表需要测定值电阻两端电压,故错误之处和改正,如图所示:
(3)[1][2]由图可知,电流表选量程,分度值为,电流表示数如图乙所示为,本次测得的阻值为
[3]利用伏安法测量定值电阻阻值,通过移动滑片P测得多组实验数据,计算出的平均值,这样做是为了减小误差,故B符合题意,A不符合题意。
故选B。
(4)[1][2][3]由于没有电压表,需要根据电源电压和串联的定值电阻两端的电压计算出待测电阻两端的电压,则需先测出电源电压,再根据欧姆定律求出与待测电阻串联的定值电阻两端电压,根据分压原理计算出待测电阻两端电压,
步骤②闭合开关,待测电阻被短路,电路中只有定值电阻连入电路,电流表的示数记为,可计算出电源电压
步骤①只闭合开关,定值电阻与待测电阻串联,电流表测串联电路的电流为,定值电阻两端电压为
根据串联分压可知,待测电阻两端电压为
待测电阻的阻值为
21.小明用如图甲所示电路测量额定电压为的小灯泡的阻值。所用器材:两节新干电池、电压表、电流表、小灯泡、滑动变阻器、开关和导线若干。
(1)用笔画线代替导线,将图甲中的电路补充完整(要求滑片向左移动时灯泡变亮)。
(2)正确连接电路后,闭合开关,灯泡不亮,电流表示数较大,电压表无示数,其原因可能是灯泡 。
(3)解决上述问题后,小明闭合开关,移动滑动变阻器滑片,多次测量并记录数据,如下表所示。
第3次实验时电流表的示数如图乙所示,则此时小灯泡电阻为 。(结果保留一位小数)
实验次数
1
2
3
4
电压
1
2
电流
电阻
(4)小明发现每次测量的灯泡阻值差距很大,原因是 。
【答案】(1)
(2)短路
(3)7.7
(4)小灯泡的电阻随温度的升高而增大
【详解】(1)滑片向左移动时灯泡变亮,可知滑片向左移动时电路的电流变大,变阻器连入电路的电阻变小,故变阻器左下接线柱连入电路中,如图所示:
(2)正确连接电路后,闭合开关,灯泡不亮,电流表示数较大,说明电路是通路,电压表无示数,其原因可能是灯泡短路。
(3)由图甲可知电流表接小量程,分度值为。第3次实验时电流表的示数如图乙所示,示数为。由欧姆定律可得,此时小灯泡电阻
(4)小灯泡的电阻与温度有关,温度越高,小灯泡的电阻越大,所以每次测量的小灯泡阻值差距很大,是因为小灯泡的电阻随温度的升高而增大。
22.用电流表和电压表测量未知电阻的部分实验步骤如下:
(1)请在图1的虚线框中画出用伏安法测量未知电阻的电路图。
(2)检查电路无误后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,电流表、电压表指针分别如图2、图3所示,此时电流表示数为 A,电压表示数为 V。
(3)此次电阻的测量结果是 Ω,将其记录在实验表格中。
【答案】(1)
(2) 0.5 2.5
(3)5
【详解】(1)“伏安法测量未知电阻”的电路图
(2)[1]电流表选择的量程为,分度值为,电流表示数为。
[2]电压表选择的量程为,分度值为,电压表示数为。
(3)由得,。
23.在“伏安法测量电阻”的实验中,某小组的实验过程如下,请回答:
实验次数
U/V
I/A
1
5
0.2
2
10
0.4
3
12
0.5
(1)上面所连的实物图有一条导线连错,请在错误的导线上画“×”,同时补画出正确的连线。
(2)电路改正后,闭合开关,通过调节滑动变阻器的滑片收集到如上表的实验数据,请写出处理数据得出结论的过程。
(3)现有一个额定电压为3.8V的小灯泡,在无电压表的情况下,小明补充一个已知电阻和两个开关,设计了测量此小灯泡正常发光时电阻的实验方案,请帮助他完成实验。所设计的电路图:
简要实验步骤:(用相应字母表示所测出的量)
①闭合开关S和,调节滑动变阻器的滑片,使电流表的示数为 。
② ,直接读出电流表示数为I。
③小灯泡电阻的表达式: 。
【答案】(1)
(2)见解析
(3) 断开,闭合,滑片不动
【详解】(1)“伏安法测量电阻”的实验中,滑动变阻器应与待测电阻串联,电压表并联在待测电阻两端,修改后的电路图,如图所示:
(2)为了减小测量误差,因此进行多次实验求平均值。由表中数据可得,第一次测量的电阻值为
第二次测量的电阻值为
第三次测量的电阻值为
所以所测电阻的阻值
(3)[1][2][3]由电路图可知,闭合开关S和,此时定值电阻R0与灯泡并联,再与滑动变阻器串联,电流表测通过定值电阻的电流,根据并联电路的特点可知,定值电阻与灯泡两端电压相同,因此调节滑动变阻器的滑片,使电流表的示数为,此时灯泡正常发光;接下来应想法测量通过灯泡的电流,因此断开,闭合,滑片不动,此时定值电阻R0与灯泡并联,再与滑动变阻器串联,电流表测通过定值电阻与灯泡的总电流,因此通过灯泡的电流
则灯泡的电阻为
24.小明探究“电流与电阻的关系”时,实验器材有:两节新干电池(约3V)、开关、电流表、电压表、滑动变阻器、3个定值电阻,导线若干。
(1)连接的电路如图甲所示,连接有误的电路元件是 。
(2)改正电路后,闭合开关移动滑片过程中观察到电压表无示数,电流表示数有明显的变化。则故障原因可能是定值电阻 。
(3)小明发现探究此实验要不断更换电阻很麻烦,他利用旋钮开关设计了如图乙电路进行实验。
①为了保证电路安全,应先将旋至 处(选填“1”“2”或“3”),再闭合开关,调节滑动变阻器滑片,使电压表示数为,记录此时电流表示数;
②接着将旋至2处,发现电压表示数变小了,接下来应向 (选填“左”或“右”)调节滑动变阻器,眼睛要观察 表。
③完成最后一组实验时,发现无论怎样移动滑动变阻器,很难使电压表示数达到设定值,原因可能是 。
【答案】(1)电源
(2)短路
(3) 3 左 电压 滑动变阻器的最小阻值太大了
【详解】(1)干电池串联使用时,应把电池的“+、-”极连接,所以连接有误的电路元件是电源。
(2)电流表示数有明显的变化,说明电路出现了短路故障,观察到电压表无示数,说明出现故障的地方在于电压表并联的地方,则故障原因可能是定值电阻短路。
(3)[1]为保护电路,连接电路时,应该连接阻值较大电阻,所以应该先将S2旋至3处,再闭合电路。
[2][3]探究电流与电阻的关系时,应控制电压不变,将S2旋至2处,定值电阻阻值变小,为了增大定值电阻两端的电压,根据串联分压,应将滑动变阻器接入电路中的阻值调小,故应将滑片向左移,并要观察电压表的示数,直到示数与①中相同。
[4]根据串联分压可知
当R1 = 5Ω的定值电阻接入电阻时,则有
解得
故滑动变阻器的最小阻值过大,所以无论怎样移动滑动变阻器滑片,都很难使电压表示数达到设定值。
25.在学习“串联电阻的总电阻与各串联电阻之间关系”的时候,小强和小刚利用滑动变阻器(铭牌上标有20;1A)、两个定值电阻(5;10)、电压表、电源等器材对此进行了探究。他们设计了如图甲所示的电路图。
(1)根据电路图,请你在下图乙中用笔画线代替导线,将没有连接完的实物电路连接好 (导线不允许交叉且电流表的量程选取适当)。
(2)请你根据电路图分析:在闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移到 (填“A”或“B”)端。
(3)如表是小强和小刚在这次实验中所记录的数据。请你根据他们三次测量的数据进行分析,可以得出的结论是: 。
R1=5 R2=10
次数器材
1
2
3
电压U/V
1.5
2.4
3
电流I/A
0.1
0.16
0.2
(4)若闭合开关后发现电流表有示数而电压表无示数,则出现该现象的原因可能是 (只填字母序号即可)。
A.滑动变阻器某处断路 B.只有R1被短路
C.只有R2被短路 D.电压表的某一个接线柱接触不良
(5)在这次实验中,滑动变阻器的作用是: 和 。
【答案】 A 串联电阻的总电阻等于各电阻之和 D 保护电路 改变电路中的电流和电压
【详解】(1)[1]由电路图知,电源电压为3V,电阻R1、R2和滑动变阻器串联,电压表测量R1和R2两端电压,电流表测量电路电流,滑片向右移动时,滑动变阻器接入电路的阻值增大;当电路中电阻最小为5时,电流最大为0.6A,所以电流表和电压表都选小量程,如下图所示:
(2)[2]闭合开关前,滑动变阻器的滑片应处在阻值最大处,由图可知,滑片应移动到到A端。
(3)[3]由可得,三次数据R均为,为R1和R2的阻值之和,则可以得出的结论是:串联电阻的总电阻等于各电阻之和。
(4)[4]A.若变阻器断路,则电流表电压表都无示数,故A不符合题意;
BC.若两个电阻只有一个被短路,电流表和电压表都有示数,故BC不符合题意;
D.若电压表的某一个接线柱接触不良,则电流表正常,电压表无示数,故D符合题意。
故选D。
(5)[5][6]滑动变阻器接在电路中一是保护电路,二是为了改变电路中的电流和电压,进行多次测量,得到普遍规律。
26.为完成“探究电流与电阻的关系”实验,同学从实验室取得以下器材:电压恒为4.5V的电池组,电流表,电压表,开关,5Ω、10Ω、25Ω的定值电阻各一个,规格为“40Ω 1A”的滑动变阻器,导线若干。
(1)根据实验要求将电路连接完整,使滑片向右移动时电流表示数变小 。
(2)该同学将10Ω电阻接入电路,闭合开关,移动滑动变阻器滑片,直到电压表示数如图乙所示,记为 V,并记录电流表的示数;接着保持滑片位置不变,将电阻换为25Ω后,为保证电压表的示数不变,应向 (填“左”或“右”)移动滑片。
(3)通过实验得到电流随电阻变化的图像如丙图所示,由此可知:导体两端的电压一定时,通过导体的电流与其电阻成 比。
(4)在实验基础上,为了得到更多组数据,需要更多规格的定值电阻,则选用的定值电阻最大阻值不允许超过 Ω。
(5)该同学想将定值电阻换成小灯泡来探究电流与电压的关系,有的同学认为他的实验方案 (填“可行”或“不可行”)。
【答案】(1)
(2) 2.5 右
(3)反
(4)50
(5)不可行
【详解】(1)使滑片向右移动时电流表示数变小,即电阻变大,故应将左下接线柱连入电路,如下所示:
(2)[1]由图乙可知,电压表选用0~3V的量程,分度值是0.1V,此时的电压是2.5V。
[2]将定值电阻由10Ω改接成25Ω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,应增大滑动变阻器分得的电压,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向右端移动。
(3)由图丙可知,电阻增大,电流减小,而且相应的电阻与电流的乘积保持不变,由此可知:当电压一定时,通过导体的电流与其电阻成反比。
(4)电压恒为4.5V的电池组,电阻两端的电压2.5V不变,变阻器分得的电压为2V,电阻的电压为变阻器分得的电压的1.25倍,当变阻器的最大电阻40Ω连入电路中时,对应的定值电阻最大值为
(5)探究电流与电压的关系,要控制电阻不变,而灯的电阻随温度的变化而变化,不是一个定值,故他的实验方案不可行。
27.某探究小组要测量一个标有“2.5V”字样的小灯泡在正常发光时的电阻,连接了图甲所示的部分电路,已知电源电压恒定,滑动变阻器的规格为“50Ω 2A”。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中的电路连接完整。
(2)若连接电路后,闭合开关S,发现无论怎样调节滑动变阻器的滑片,电流表和电压表的示数都不变且较小,出现这种现象的原因是 。
(3)正确连接电路后,在移动滑片P的过程中,应该观察 表的示数,使小灯泡L正常发光。
(4)当小灯泡L正常发光时,电流表示数为0.25A,则小灯泡L正常发光时的电阻是 Ω。
(5)完成实验后,小组又设计了图乙所示的电路图,测量小灯泡L正常发光时的电阻为定值电阻,为单刀双掷开关,实验步骤如下:
①闭合开关,将开关拨到触点2,移动滑片P,使电压表的示数 ;
②保持滑片P的位置不变,再将开关拨到触点1,读出电压表的示数并记为;
③该小灯泡L正常发光时的电阻 (用表示)。
【答案】(1)
(2)将滑动变阻器下方两个接线柱接入了电路
(3)电压
(4)10
(5) 2.5
【解析】【小题1】电压表选0~3V量程接入电路并与小灯泡并联,滑动变阻器选上面任一接线柱串联接入电路。
【小题2】连接电路后,闭合开关S,发现无论怎样调节滑动变阻器的滑片,电流表和电压表的示数都不变且较小,说明滑动变阻器的滑片没有起到调节电阻大小的作用,可能是将滑动变阻器的下方两个接线柱接入了电路,此时滑动变阻器的最大阻值接入电路。
【小题3】在移动滑片P的过程中,应该观察电压表的示数,使电压表示数等于2.5V,此时小灯泡正常发光。
【小题4】当小灯泡正常发光时,电流表示数为0.25A,则小灯泡正常发光时的电阻。
【小题5】①欲测小灯泡正常发光时的电阻,就要让它先正常发光。故闭合开关,将开关拨到触点2,此时、滑动变阻器和小灯泡串联,电压表测小灯泡两端的电压;移动滑片,使电压表的示数为2.5V,即。
②然后再保持滑片P的位置不变,将开关拨到触点1,此时电压表测和小灯泡两端的总电压,小灯泡仍正常发光,读出电压表的示数并记为。
③两端的电压,小灯泡正常发光时的电流,该小灯泡正常发光时的电阻。
28.如图是探究电流与电阻关系的电路图,电源电压恒为4.5V,实验中定值电阻R的阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω。
(1)在连接电路的过程中,开关S应 ;闭合开关S前,滑动变阻器的滑片P应移至 (选填“A”或“B”)端。
(2)闭合开关S,电流表无示数,电压表有示数且接近电源电压,原因可能是 。
(3)排除故障后,更换阻值不同的定值电阻R,进行多次实验,实验数据记录如表。
实验次数
电阻R/Ω
电流表示数I/A
1
5
0.6
2
10
0.3
3
15
0.2
4
20
0.15
分析表中数据可知:
①实验时,保持定值电阻R两端的电压为 V;
②电压一定,通过导体的电流与导体的电阻成 ;
③滑动变阻器的最大阻值至少为 Ω,才能完成上述实验。
【答案】(1) 断开 B
(2)定值电阻R断路
(3) 3 反比 10
【详解】(1)[1][2]为了保护电路,在连接电路的过程中,开关S应断开,闭合开关S前,滑动变阻器的滑片P应移至阻值最大端,即移到B端。
(2)电流表无示数,说明电路可能断路,电压表有示数且接近电源电压,说明电压表与电源两极连通,则与电压表并联的支路以外的电路是通路,所以原因可能是定值电阻R断路。
(3)①[1]由表中数据可得
由此可知定值电阻两端的电压为3V。
②[2]由表中数据可知,电阻越大,电流越小,电阻与电流的乘积为一定值,所以电压一定时,通过导体的电流与导体电阻成反比。
③[3]因为定值电阻两端电压为,结合电源电压为,根据串联电路电压规律可得出滑动变阻器两端的分压为
由此可知,滑动变阻器两端的电压为定值电阻两端电压的一半,根据串联分压原理可知,当定值电阻最大为20Ω时,滑动变阻器此时接入电路的电阻为
由此可知滑动变阻器的最大阻值至少,才能完成上述实验。
29.为探究通过导体的电流与导体两端电压的关系,小明用如图甲所示电路图进行实验,电源为两节新的干电池。
(1)小明刚闭合开关发现电压表指针如图乙所示,电压表读数为 V,出现这种现象可能的原因是 ;
(2)小明找出原因并改正后,进行了五次实验,用描点法得到电阻R的图像如图丙所示,由图像可知:导体电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 比;
(3)根据丙图,可判断此操作过程中滑动变阻器的图像近似为如图中的( )
A. B. C. D.
(4)为了完成以上五次实验,滑动变阻器的最大阻值不能小于 Ω。
(5)若滑动变阻器坏了,可以用 (选填“粗铜线”、“细铅笔芯”或“橡胶棒”)替代滑动变阻器完成实验。
【答案】(1) 3 见解析
(2)正
(3)B
(4)25
(5)细铅笔芯
【详解】(1)[1]电压表量程为,分度值,图中指针满偏时读数为。
[2]故障原因可能为:①电阻R断路:电压表串联测电源电压,指针满偏;②滑动变阻器短路:R两端电压等于电源电压,电压表满偏。③滑动变阻器阻值为0:R两端电压等于电源电压,电压表满偏。
(2)图丙中图像为过原点的直线,说明电阻一定时,电流与电压成正比。
(3)滑动变阻器与R串联,电源电压。根据串并联电路的电压电流规律可知,滑动变阻器电压与定值电阻的电压之和不变,定值电阻的电压增加,则滑动变阻器的电压减小,定值电阻的电流与两端的电压是正比关系,因此随I增大,减小,对应图像为斜向下的直线,故选B。
(4)由图丙知
当R两端电压最小时,滑动变阻器电压
电流,因此滑动变阻器最大阻值
(5)滑动变阻器需“电阻可调节”,细铅笔芯为导体且电阻随长度变化,类似滑动变阻器的变阻原理,而粗铜线电阻过小、橡胶棒为绝缘体,因此选细铅笔芯。
30.小东用伏安法测量额定电压为2.5V小灯泡的电阻。
(1)开关S闭合前,应将滑动变阻器的滑片P移至 端(选填“A”或“B”)。
(2)小东连接好实验电路,检查无误后,闭合开关S,无论怎样移动滑动变阻器的滑片P,发现电压表均有示数且保持不变,电流表始终无示数,产生这种现象的原因是 。
(3)小东排除故障后,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P,电压表示数为2.2V,此时他应将滑片P向端移动 (选填“A”或“B”),才能使小灯泡正常发光。
(4)当小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示,电流表的示数为 A,则小灯泡的电阻为 Ω。
【答案】(1)B
(2)小灯泡断路
(3)A
(4) 0.40 6.25
【详解】(1)闭合开关前,为了保护电路,应该将滑动变阻器的滑片移动到阻值最大处,故移动到B端。
(2)由题可知,电流表始终无示数,所以电路出现断路故障,电压表有示数,说明故障出现在与电压表并联的区域,当小灯泡断路时,电压表和电流表以及滑动变阻器串联,所以电流表无示数,电压表测的是电源电压,所以产生这种现象的原因是小灯泡断路。
(3)因为电压表示数为2.2V,而额定电压是2.5V,所以应该增大灯的电压,根据公式得应该增大电路中的电流,所以要减小电路中的电阻,即滑片向A端移动。
(4)[1]根据图,电流表选择的是0到0.6A的量程,所以分度值是0.02A,所以电流表的读数是0.40A。
[2]小灯泡的电阻为
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