内容正文:
第十四讲 【电学实验】解题技巧
一、欧姆定律探究实验
(1)探究电流与电压的关系。结论:电阻一定时,电流与电压成正比。
(2)探究电流与电阻的关系。结论:电压一定时,电流与电阻成反比。
解题大招:滑变同大同小,列比例,求最值。
经典例题1.小海设计了“探究电流与电阻的关系”的实验,器材如下:电源电压恒为4.5V,五个定值电阻R分别为:5Ω、10Ω、15Ω、20Ω及25Ω,滑动变阻器、电压表、电流表、开关各1个,导线若干。
(1)实验前,小海发现电流表出现如图甲所示情况,造成该现象的原因是_____;
(2)调整后,按图乙方式连接好电路;闭合开关前,应将滑动变阻器滑片移到最_____(选填“左”或“右”)端;
(3)小海把5Ω的电阻接入电路后,闭合开关,移动滑片,当电压表示数为2.5V时,记录电流表示数。断开开关,保持滑片位置不变,用10Ω的电阻替换5Ω,再次闭合开关,发现电压表示数_____2.5V(选填“大于”、“等于”或“小于”),此时应向_____(选填“左”或“右”)移动滑片,同时注意观察_____(选填“电流表”或“电压表”),使其示数与第一次相同;
(4)根据实验数据,小海绘制了如图丙I-R图像;得出该实验的结论是 ;
(5)五个定值电阻均可按上述要求完成实验,推测滑动变阻器的最大阻值至少为_____Ω。
巩固练习1.在“探究通过导体的电流与电压和电阻的关系”实验中,有如下器材:两节新干电池、定值电阻R(分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω)。小明在实验时连接的电路如图所示。
(1)在探究“电流与电压的关系”实验中:
①闭合开关前,要将滑动变阻器滑片移至_______(填“A”或“B”)端;
②闭合开关S,无论如何移动滑动变阻器的滑片P,发现电流表示数几乎为零,电压表示数约为3V,此时,电路出现的故障可能是________;排除故障后继续实验。
(2)在探究“电流与电阻的关系”实验中:
①静仪先将R=10Ω的电阻接入,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,直到电压表示数为2.5V,记下电流表示数;接着在滑动变阻器的滑片位置不变,把R换为15Ω的电阻时,应向________(填“A”或“B”)方向移动滑动变阻器的滑片P,才能使电压表示数为2.5V,同时记下电流表的示数;
②若要使所给的5个定值电阻分别接入电路中都能正常进行实验,应该选取至少标有________ Ω的滑动变阻器;
(3)若继续使用该实验电路,还可以进行的实验有___________ (只要求填写一个实验名称)。
二、电阻的测量实验
(1)伏安法测未知电阻。原理:R=U/I。
①伏安法测定值电阻:多次测量取平均值,减少误差。
②伏安法测小灯泡电阻:多次测量寻找普遍规律,结论:灯丝电阻随温度的升高而增大。
(2)特殊方法测未知电阻
①等效替代法:R=Rx
②伏阻法:只有电压表和已知阻值的电阻。解题思路:Rx:R0 = Ux:U0
③安阻法:只有电流表和已知阻值的电阻。解题思路:U电源 = Ix×Rx = I0×R0 = I总×R总
经典例题2.在“伏安法测小灯泡电阻”的实验中:
(1)用笔画线将如图甲所示电路实物连接完整。
(2)连接好电路后,闭合开关,发现无论如何移动滑动变阻器的滑片,小灯泡都不发光,且电流表示数为零,电压表示数为3V,造成这一现象的原因是: 。
(3)排除故障后,调节滑动变阻器滑片,电流表示数为0.3A时,电压表示数如图乙所示,为 V,则此时小灯泡电阻为 Ω,接着,要使电压表示数变为2.5V,则变阻器滑片应向 端移动。
(4)小明同学在实验中,通过调节滑动变阻器的滑片,得到三组电流、电压的对应值。他发现,同一个灯泡计算出的三组电阻值差异较大,请你分析造成这种现象的原因是: 。
巩固练习2.某同学利用图1所示的电路来测量一未知电阻Rx.
(1)请用笔画线代替导线,将图1中实物图连接完整.
(2)闭合开关,滑片向左移动到某一位置,电压表示数为1.2V,电流表示数如图2,则Rx= Ω.
(3)该同学又设计了如图3的电路测量未知电阻Rx,R0是定值电阻.请把实验步骤补充完整.
① ,用电压表测出电源的电压U;
② ,用电压表测出待测电阻Rx两端的电压为U1;
③请用测量值U和U1,已知量R0来表达Rx= .
(4)昊锌又设计了一种方案,也测出了Rx的阻值。电路如图丁所示,R0为阻值已知的定值电阻,电源电压未知且恒定不变。测量步骤如下:
①当开关S1闭合、S2断开时,电流表读数为I1;
②当开关 时,电流表读数为I2;
③待测电阻Rx= (用R0、I1、I2物理量符号表示)。
三、电功率的测量实验
(1)伏安法测电功率原理:P=UI。
(2)特殊方法测电功率:伏阻法;安阻法。
经典例题3.在“测量小灯泡的额定功率”实验中,灯泡上标有“3.8 V”的字样,电源电压恒定不变.
(1)请你用笔画线代替导线,将甲图中的实物电路连接完整,要求滑片向左移动时灯泡变亮.
(2)闭合开关,移动滑变动阻器滑片,发现灯泡始终不亮,电流表有示数,电压表无示数,其故障原因可能是__________________.
(3)排除故障后,开始实验,闭合开关,电压表的示数为2.5 V,此时应将变阻器滑片向________(选填“左”或“右”)端调节,在移动变阻器滑片的过程中,眼睛应注视________的示数,直至灯泡正常发光,此时电流表的示数为0.4 A,则灯泡的额定功率为________W.
(4)完成上述实验后,又找来了一个已知阻值为R0的电阻和两个开关,并借助部分现有的实验器材,设计了如图乙所示的电路,也测出了小灯泡的额定功率.请完成下列实验步骤:
①闭合开关____,移动滑片,当电压表的示数为____V时,停止移动滑片,然后再断开闭合的开关;
②保持滑片的位置不动,再闭合开关______,读出此时电压表的示数为U;
③灯泡额定功率的表达式为P额=_____________(用已知量和测量量表示).
(5)本实验电路除了能测出小灯泡的功率,小明认为还能测出小灯泡灯丝的阻值.小华认为还能探究电流与电压的关系,你认为_____同学的观点是错误的,理由是:__________________________.
巩固练习3.在“测量小灯泡的电功率”实验中,小灯泡的额定电压为2.5 V,电源电压为4.5 V。
甲 乙 丙
(1)用笔画线代替导线,将电路连接完整;
(2)连接好电路闭合开关后,发现灯泡不亮,检查电路发现电压表、电流表均有示数,则接下来的操作应是 ;
(3)问题解决后,移动滑动变阻器滑片,当电压表示数为2.3 V时,为了让灯泡正常发光,此时应将滑片向 (左/右)侧移动;
(4)当灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡额定功率为 W;
(5)小明打算只利用电流表来测量小灯泡的额定功率。他增加了一个阻值为10 Ω的定值电阻R0和两个开关,设计了如图丙电路,请将电阻R0、电流表和灯泡的符号填入虚线框中使其能完成实验。
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$电 学 实 验 大 招
主讲老师:刘老师
【电学实验】考查方式和分值占比:7-10分
实验探究题
实验结论:电阻一定时,电流与电压成正比。
1
欧姆定律探究实验
①探究电流与电压的关系
1
欧姆定律探究实验
实验结论:电压一定时,电流与电阻成反比。
滑动变阻器的作用:①保护电路;②保证R两端电压不变;(同大同小)
②探究电流与电阻的关系
1.小海设计了“探究电流与电阻的关系”的实验,器材如下:电源电压恒为4.5V,五个定值电阻R分别为:5Ω、10Ω、15Ω、20Ω及25Ω,滑动变阻器、电压表、电流表、开关各1个,导线若干。
(1)实验前,小海发现电流表出现如图甲所示情况,造成该现象的原因是_____;
答案:(1)未调零;
1.小海设计了“探究电流与电阻的关系”的实验,器材如下:电源电压恒为4.5V,五个定值电阻R分别为:5Ω、10Ω、15Ω、20Ω及25Ω,滑动变阻器、电压表、电流表、开关各1个,导线若干。
(2)调整后,按图乙方式连接好电路;闭合开关前,应将滑动变阻器滑片移到最_____(选填“左”或“右”)端;
答案:(2)右;
(3)小海把5Ω的电阻接入电路后,闭合开关,移动滑片,当电压表示数为2.5V时,记录电流表示数。断开开关,保持滑片位置不变,用10Ω的电阻替换5Ω,再次闭合开关,发现电压表示数_____2.5V(选填“大于”、“等于”或“小于”),此时应向_____(选填“左”或“右”)移动滑片,同时注意观察_____(选填“电流表”或“电压表”),使其示数与第一次相同;
答案:(3)大于;右;电压表;
1.小海设计了“探究电流与电阻的关系”的实验,器材如下:电源电压恒为4.5V,五个定值电阻R分别为:5Ω、10Ω、15Ω、20Ω及25Ω,滑动变阻器、电压表、电流表、开关各1个,导线若干。
(4)根据实验数据,小海绘制了如图丙I-R图像;得出该实验的结论是 ;
答案:(4)电压一定时,电流与电阻成反比;
1.小海设计了“探究电流与电阻的关系”的实验,器材如下:电源电压恒为4.5V,五个定值电阻R分别为:5Ω、10Ω、15Ω、20Ω及25Ω,滑动变阻器、电压表、电流表、开关各1个,导线若干。
(5)五个定值电阻均可按上述要求完成实验,推测滑动变阻器的最大阻值至少为_____Ω。
答案:(5)20;
列比例,求最值!
解题大招
1.在“探究通过导体的电流与电压和电阻的关系”实验中,有如下器材:两节新干电池、定值电阻R(分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω)。小明在实验时连接的电路如图所示。
(1)在探究“电流与电压的关系”实验中:
①闭合开关前,要将滑动变阻器滑片移至_______(填“A”或“B”)端;
②闭合开关S,无论如何移动滑动变阻器的滑片P,发现电流表示数几乎为零,电压表示数约为3V,此时,电路出现的故障可能是________;排除故障后继续实验。
答案:(1)A;电阻R断路;
1.在“探究通过导体的电流与电压和电阻的关系”实验中,有如下器材:两节新干电池、定值电阻R(分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω)。小明在实验时连接的电路如图所示。
(2)在探究“电流与电阻的关系”实验中:
①静仪先将R=10Ω的电阻接入,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,直到电压表示数为2.5V,记下电流表示数;接着在滑动变阻器的滑片位置不变,把R换为15Ω的电阻时,应向________(填“A”或“B”)方向移动滑动变阻器的滑片P,才能使电压表示数为2.5V,同时记下电流表的示数;
答案:(2)①A;
1.在“探究通过导体的电流与电压和电阻的关系”实验中,有如下器材:两节新干电池、定值电阻R(分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω)。小明在实验时连接的电路如图所示。
(3)若继续使用该实验电路,还可以进行的实验有___________ (只要求填写一个实验名称)。
答案:(3)探究电流与电压的关系;
(1)伏安法测未知电阻。原理:R=U/I。
①伏安法测定值电阻:多次测量取平均值,减少误差。
②伏安法测小灯泡电阻:多次测量寻找普遍规律,
结论:灯丝电阻随温度的升高而增大。
2
电阻的测量实验
①伏安法测电阻
2
电阻的测量实验
②等效替代法
Rx = R0
解题大招
2
电阻的测量实验
③伏阻法
Rx:R0=Ux:U0
解题大招
2
电阻的测量实验
④安阻法
U电源 = Ix×Rx = I0×R0 = I总×R总
解题大招
2.在“伏安法测小灯泡电阻”的实验中:
(1)用笔画线将如图甲所示电路实物连接完整。
(2)连接好电路后,闭合开关,发现无论如何移动滑动变阻器的滑片,小灯泡都不发光,且电流表示数为零,电压表示数为3V,造成这一现象的原因是: 。
答案:(2) 小灯泡断路;
2.在“伏安法测小灯泡电阻”的实验中:
(3)排除故障后,调节滑动变阻器滑片,电流表示数为0.3A时,电压表示数如图乙所示,为 V,则此时小灯泡电阻为 Ω,接着,要使电压表示数变为2.5V,则变阻器滑片应向 端移动。
答案:(3) 1.8;6;左;
2.在“伏安法测小灯泡电阻”的实验中:
(4)小明同学在实验中,通过调节滑动变阻器的滑片,得到三组电流、电压的对应值。他发现,同一个灯泡计算出的三组电阻值差异较大,请你分析造成这种现象的原因是: 。
答案:(4) 小灯泡的阻值随温度的升高而升高;
2.某同学利用图1所示的电路来测量一未知电阻Rx.
答案:(2)4;
(1)请用笔画线代替导线,将图1中实物图连接完整.
(2)闭合开关,滑片向左移动到某一位置,电压表示数为1.2V,电流表示数如图2,则Rx= Ω.
答案:(3)①闭合S和S1; ②断开S1; ③U1R0 / (U-U1)
(3)该同学又设计了如图3的电路测量未知电阻Rx,R0是定值电阻.请把实验步骤补充完整.
① ,用电压表测出电源的电压U;
② ,用电压表测出待测电阻Rx两端的电压为U1;
③请用测量值U和U1,已知量R0来表达Rx= .
答案:(4)②S2闭合; ③I1R0 / (I2-I1)
(4)昊锌又设计了一种方案,也测出了Rx的阻值。电路如图丁所示,R0为阻值已知的定值电阻,电源电压未知且恒定不变。测量步骤如下:
①当开关S1闭合、S2断开时,电流表读数为I1;
②当开关 时,电流表读数为I2;
③待测电阻Rx= (用R0、I1、I2物理量符号表示)。
3
电功率的测量实验
①伏安法
(1)伏安法测电功率原理:P=UI。
3
电功率的测量实验
②伏阻法
3
电功率的测量实验
②伏阻法
3
电功率的测量实验
②伏阻法
4.在“测量小灯泡的额定功率”实验中,灯泡上标有“3.8 V”的字样,电源电压恒定不变.
(1)请你用笔画线代替导线,将甲图中的实物电路连接完整,要求滑片向左移动时灯泡变亮.
(2)闭合开关,移动滑变动阻器滑片,发现灯泡始终不亮,电流表有示数,电压表无示数,其故障原因可能是__________________.
答案:(2)小灯泡短路;
4.在“测量小灯泡的额定功率”实验中,灯泡上标有“3.8 V”的字样,电源电压恒定不变.
(3)排除故障后,开始实验,闭合开关,电压表的示数为2.5 V,此时应将变阻器滑片向________(选填“左”或“右”)端调节,在移动变阻器滑片的过程中,眼睛应注视________的示数,直至灯泡正常发光,此时电流表的示数为0.4 A,则灯泡的额定功率为________W.
答案:(3)左;电压表;1.52;
(4)完成上述实验后,又找来了一个已知阻值为R0的电阻和两个开关,并借助部分现有的实验器材,设计了如图乙所示的电路,也测出了小灯泡的额定功率.请完成下列实验步骤:
①闭合开关____,移动滑片,当电压表的示数为____V时,停止移动滑片,然后再断开闭合的开关;
②保持滑片的位置不动,再闭合开关____,读出此时电压表的示数为U;
③灯泡额定功率的表达式为P额=_____________(用已知量和测量量表示).
答案:(4)①S1和S3;3.8;②S1和S2;
③ 3.8(U-3.8)/R0;
4.在“测量小灯泡的额定功率”实验中,灯泡上标有“3.8 V”的字样,电源电压恒定不变.
(5)本实验电路除了能测出小灯泡的功率,小明认为还能测出小灯泡灯丝的阻值.小华认为还能探究电流与电压的关系,你认为_____同学的观点是错误的,理由是:__________________________.
答案:(5)小华;小灯泡的阻值随温度的变化而变化;
3.在“测量小灯泡的电功率”实验中,小灯泡的额定电压为2.5 V,电源电压为4.5 V。
答案:(2)调节滑动变阻器;
(1)用笔画线代替导线,将电路连接完整;
(2)连接好电路闭合开关后,发现灯泡不亮,检查电路发现电压表、电流表均有示数,则接下来的操作应是 ;
3.在“测量小灯泡的电功率”实验中,小灯泡的额定电压为2.5 V,电源电压为4.5 V。
答案:(3)右; (4)1.35
(3)问题解决后,移动滑动变阻器滑片,当电压表示数为2.3 V时,为了让灯泡正常发光,此时应将滑片向 (左/右)侧移动;
(4)当灯泡正常发光时,电流表示数如图乙,则小灯泡额定功率为 W;
3.在“测量小灯泡的电功率”实验中,小灯泡的额定电压为2.5 V,电源电压为4.5 V。
(5)小明打算只利用电流表来测量小灯泡的额定功率。他增加了一个阻值为10 Ω的定值电阻R0和两个开关,设计了如图丙电路,请将电阻R0、电流表和灯泡的符号填入虚线框中使其能完成实验。
一、欧姆定律探究实验
(1)探究电流与电压的关系。结论:电阻一定时,电流与电压成正比。
(2)探究电流与电阻的关系。结论:电压一定时,电流与电阻成反比。
解题大招:滑变同大同小,列比例,求最值。
二、电阻的测量实验
(1)伏安法测未知电阻。原理:R=U/I。
(2)特殊方法测未知电阻:①等效替代法;②伏阻法;③安阻法。
三、电功率的测量实验
(1)伏安法测电功率原理:P=UI。
(2)特殊方法测电功率:①伏阻法;③安阻法。
谢 谢!
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第十四讲 【电学实验】课后练习
1、小红同学用下列器材探究电流与电阻的关系:干电池4节,定值电阻R(10 Ω、15 Ω、20 Ω和25 Ω),电流表A(量程0~0.6 A或0~3 A),电压表V(量程0~3 V或0~15 V),滑动变阻器,开关,导线若干.在实验中:
(1)①如图乙所示,电压表量程为0~15 V,电流表量程为0~0.6 A,定值电阻R=10 Ω,请根据图甲在图乙中补画2根导线,将实物电路连接完整.
②确认电路连接无误后,闭合开关,电压表示数如图丙所示,则电源电压是 V.
(2)断开开关,将电压表量程改为0~3 V,并联接在图甲中的A、B两点,检查电路无误后,闭合开关,向左移动滑片P,当电流表示数为0.24 A时,记下电压表的示数,设此时滑动变阻器连入电路的阻值为RP1;接着将10 Ω的定值电阻更换为15 Ω的定值电阻,重做实验,当观察到电压表的示数是 V时,记下电流表的示数,设此时滑动变阻器连入电路的阻值为RP2,则RP2-RP1= Ω.
(3)小红同学继续进行实验,将15 Ω的定值电阻更换为20 Ω的定值电阻,闭合开关,发现滑片P在最右端时,电压表示数为2.7 V.为了能用20 Ω和25 Ω的定值电阻继续完成实验,应将实物电路中的滑动变阻器更换为 (选填“25 Ω 2 A”“30 Ω 2 A”或“50 Ω 1.5 A”)的滑动变阻器.
2、小伟在“测量定值电阻的阻值”的实验中(电源电压U保持不变,滑动变阻器的最大阻值为R0).
(1)如图甲所示是他连接的实验电路,其中有一根导线连接错误.请你在错误的导线上画“✕”,并用笔画线代替导线画出正确的导线.
(2)电路连接正确后,闭合开关,移动滑片,当电压表示数为2.5 V时,电流表示数如图乙所示,则被测电阻的阻值是 Ω.
(3)完成测电阻实验后,小伟想,假如没有电流表,应该也能测出电阻的阻值,于是他设计了如图丙所示的电路,请你帮助他将实验步骤补充完整.
① ;
②未知电阻阻值的表达式Rx= (用已知量和所测物理量的符号表示).
(4)利用图甲中的器材还可以探究“电流与电压的关系”,请你帮小伟为此探究实验设计一个记录实验数据的表格.
3、在测量小灯泡电阻的实验中,小会选用标有“2.5 V”字样的小灯泡进行实验.
次数
1
2
3
4
U/V
1
2
2.5
2.8
I/A
0.18
0.28
0.30
0.31
甲 乙
(1)请用笔画线代替导线,将图甲所示电路补充完整;
(2)连接电路时,开关应处于 状态.连接好电路,将滑片P移至最右端,接通电路后,发现小灯泡不发光,电压表示数约为3 V,其原因可能是小灯泡 .
(3)排除故障后,闭合开关,调节滑片P,电压表示数如图乙所示,为 V,为测量小灯泡正常发光时的电阻,应将滑片P向 端滑动.
(4)下表是记录的实验数据,则小灯泡正常发光时的电阻约为 Ω(结果保留到小数点后1位);实验中发现灯泡越亮,灯丝温度越高,结合数据可知:灯丝温度越高,电阻越 .
(5)小会在实验过程中发现用力捏滑片与电阻丝接触处,灯泡发光明显变亮.请结合影响导体电阻大小的因素,分析产生这一现象可能的原因是 .
4、学习了欧姆定律的知识后,老师给同学们布置了设计不同方案测量未知电阻的任务,三位同学的设计方案如下:
(1)小明的设计方案如图甲所示,闭合开关S,调节滑动变阻器R的滑片P至适当位置,电压表、电流表的示数分别如图乙、丙所示,则电压表的示数为 V,未知电阻Rx的阻值为 Ω.
(2)小林的设计方案如图丁所示,闭合开关S,电流表A1和A2的示数分别为I1和I2.已知定值电阻的阻值为R0,则未知电阻Rx= (用I1、I2和R0表示).
(3) 小刚的设计方案如图戊所示,闭合开关S后,先将开关S1拨至触点 ,移动滑动变阻器R的滑片P至适当位置,此时电压表的示数为U;保持滑片P的位置不变,再将开关S1拨至另一触点,调节电阻箱R1的阻值,使 ,此时电阻箱的读数为R0,则未知电阻 Rx= .
5、课后服务社团活动中,“创新”兴趣小组在“测定小灯泡的电功率”的实验中先用如图甲所示的器材进行实验,其中电源电压为6 V,小灯泡的额定电压为2.5 V(正常发光时电阻约为12 Ω).
(1)为能顺利完成该实验,下列不同规格的滑动变阻器应选用 (选填字母).
A.“10 Ω 0.5 A”的滑动变阻器
B.“20 Ω 2 A”的滑动变阻器
C.“5 Ω 1 A”的滑动变阻器
(2)电路连接完成后,闭合开关试触,发现电压表指针偏转超过最大刻度,电流表无示数,小灯泡不亮.那么电路中出现的故障是 .
(3)故障排除后重新连接电路,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 (选填“左”或“右”)端移动.
(4)通过小灯泡的电流随它两端电压变化的关系如图丙所示,则小灯泡的额定功率为 W.
(5)实验结束后,某同学设计了如图丁所示的电路来测量额定电压为6 V的小灯泡的额定功率.已知电源电压为18 V,定值电阻R的阻值为20 Ω.实验步骤如下:
①开关S、S1闭合,S2断开,调节滑动变阻器R'的滑片,使小灯泡正常发光;
②保持滑片位置不动,开关S、S2闭合,S1断开,此时电压表的示数为8 V;
③再将滑动变阻器的滑片移至最右端,此时电压表的示数为14 V;
④小灯泡的额定功率P额= W.
参考答案与深度解析
1.【答案】(1)①如图所示. ②6 (2)2.4 7.5 (3)50 Ω 1.5 A
【解题思路】(1)②由图甲可知,电压表测电源两端电压,由图丙可知,电压表的量程是“0~15 V”,其示数为6 V,故电源电压为6 V.(2)当定值电阻的阻值为10 Ω时,电路的电流为0.24 A,则定值电阻两端的电压UR=IR=0.24 A×10 Ω=2.4 V,此时滑动变阻器接入电路的阻值RP1===15 Ω,当把15 Ω的定值电阻接入电路后,需要仍保持电压表示数为2.4 V不变,此时电路的电流I'===0.16 A,滑动变阻器接入电路的电阻RP2===22.5 Ω,故RP2-RP1=22.5 Ω-15 Ω=7.5 Ω.(3)在探究电流与电阻的关系时,需要保持定值电阻两端电压不变,则滑动变阻器两端电压也不变,根据串联电路的分压规律可知,=,当定值电阻的阻值最大时,滑动变阻器接入电路的阻值也最大,即=,解得滑动变阻器接入电路的最大阻值R滑max=37.5 Ω,故应选择滑动变阻器的规格为“50 Ω 1.5 A”.
2.【答案】(1)如图所示. (2)5 (3)①将滑片置于阻值最大处,闭合开关,读出此时电压表示数Ux ②R0 (4)如表所示.
电阻阻值一定
实验次数
电压U/V
电流I/A
1
2
3
【解题思路】(1)在测量定值电阻的阻值实验中,电流表应串联在电路中,电压表应并联在电路中.由题图甲可知,电流表与待测电阻并联了,电压表与待测电阻串联了.改正方法:将连接待测电阻Rx右接线柱和滑动变阻器左上接线柱的导线,改接为“连接Rx右接线柱和电压表的负接线柱”.(2)由题图乙可知,电流表选用的量程是“0~0.6 A”,示数为0.5 A,则被测电阻的阻值Rx===5 Ω.(3)闭合开关,将滑动变阻器的滑片移至阻值最大处,电压表的示数记作Ux,此时Rx与滑动变阻器串联,根据串联电路的电压特点可知,滑动变阻器两端的电压U滑=U-Ux,根据串联电路的电流特点可知,=,则待测电阻的阻值Rx=R0.(4)为了探究“电流与电压的关系”,应控制电阻不变,通过移动滑片,多次改变定值电阻两端的电压和通过定值电阻的电流,并将实验数据记录在表格中,进而分析数据并总结实验结论.
3.【答案】(1)2.7 9 (2) (3)b 电压表示数仍为U R0
【解题思路】(1)电压表的量程是0~3 V,示数为2.7 V;电流表的量程是0~0.6 A,示数为0.3 A.未知电阻的阻值Rx===9 Ω.(2)从图丁可看出两电阻并联,电流表A1测量干路中的电流,示数为I1,电流表A2测量通过R0的电流,示数为I2,则通过未知电阻Rx的电流为I1-I2,电源电压U=I2R0,未知电阻的阻值Rx==.(3)本题利用等效替代法测量未知电阻,先将Rx连入电路,读出电压表示数为U,再将R1连入电路,调节R1使电压表示数仍为U,则R1此时的电阻等于Rx的电阻,即Rx=R0.
4.【答案】(1)B (2)小灯泡断路 (3)左 (4)0.5 (5)1.8
【解题思路】(1)当小灯泡正常工作时,滑动变阻器两端电压为6 V-2.5 V=3.5 V,由串联电路的分压规律可知,=,此时滑动变阻器接入电路的电阻为16.8 Ω,所以滑动变阻器只能选择规格为“20 Ω 2 A”的.(2)电流表无示数、小灯泡不亮说明电路断路,而电压表指针偏转超过最大刻度,说明电压表与电源连通,故电路中出现的故障是和电压表并联的小灯泡断路.(3)图乙中电压表读数是2.2 V,要测量小灯泡的额定功率,需要让小灯泡两端电压等于2.5 V,则需要减小滑动变阻器两端电压,根据串联电路的分压规律可知,应向左移动滑片以减小滑动变阻器接入电路中的电阻.(5)①开关S、S1闭合,S2断开,滑动变阻器滑片左边部分的电阻与灯泡串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,要使小灯泡正常发光,则小灯泡两端电压应为6 V,此时滑动变阻器两端的电压为18 V-6 V=12 V;②保持滑片位置不动,开关S、S2闭合,S1断开,滑动变阻器的全部电阻与定值电阻R串联,电压表测量滑动变阻器滑片左边部分电阻两端的电压,此时电压表示数为8 V;③再将滑动变阻器的滑片移至最右端,此时电压表示数等于滑动变阻器两端的电压,为14 V,故R两端电压为18 V-14 V=4 V,此时电路中的电流为=0.2 A,根据串联电路电流处处相等,可得滑动变阻器左边部分电阻为=40 Ω.④在①中,电路电流为=0.3 A,故小灯泡的额定功率P额=6 V×0.3 A=1.8 W.
5.【答案】(1)如图所示.(开关右接线柱连接滑动变阻器左下接线柱也可)
(2)0.14 (3)短路 断路 (4)12.4 温度升高,电阻的阻值变大 (5)保持开关S闭合,断开开关S1
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