内容正文:
【第十四章欧姆定律】
14.3欧姆定律的应用
一、单选题
1.如图所示是灯泡L和电阻R的U﹣I图象,同学们对图象信息做出的判断如下,其中正确的是( )
A.将灯泡L与电阻R并联,若它们两端的电压为2V,则干路电流为0.7A
B.将灯泡L与电阻R串联,若通过它们的电流为0.2A,则它们两端的电压为2V
C.当电阻R两端的电压为3V时,通过它的电流为0.2A
D.当通过灯泡L的电流为0.5A时,它两端的电压为1.5V
2.如图所示,几个同学在只有电流表或电压表时,利用一个已知阻值的电阻R设计了四个测未知电阻R的电路,其中不可行的是( )
A. B.
C. D.
3.如图所示的电路中,电源电压为4.2V不变,电阻R1标有“6Ω.0.5A”,滑动变阻器R2标有“30Ω 1A”,电流表量程为“0~0.6A”,电压表量程为“0~3V”.为了保护各电表和元件,滑动变阻器R2允许接入电路的阻值范围是
A.2.4Ω~15Ω B.2.4Ω~30Ω C.0~15Ω D.0~30Ω
4.下列对多次实验的目的描述中不正确的是( )
A.用伏安法测小灯泡的电阻时多次实验,是为了取平均值减小误差
B.在“探究杠杆的平衡条件”时多次实验,是为了避免偶然性得出普遍规律
C.用刻度尺测某物体长度时多次实验,是为了取平均值减小误差
D.探究“阻力对物体运动的影响”时多次实验,是为了推理出运动不需要力维持
5.某同学设计了以下四种电路,其中电源电压不变且未知,R0是已知阻值的定值电阻。在实验中不拆改电路的情况下,能够测量出未知电阻Rx阻值的电路是( )
A.只有①②③ B.只有②③④
C.只有②③ D.①②③④都可以
6.“伏安法测定值电阻”和“伏安法测小灯泡的电阻”是电学中两个重要的实验,小聪同学对两个实验进行了梳理和对比,下列说法正确的是( )
A.两个实验的原理不同
B.滑动变阻器在两个实验中的作用仅是保护电路
C.两个实验进行多次测量的目的不同
D.两个实验都采用了控制变量法
7.如图所示,是小明测量未知电阻Rx的实验电路,电源电压不变,其中R0为阻值已知的定值电阻。当闭合开关S1和S2时,电流表的示数为I1;当只闭合开关S1时,电流表的示数为I2.则下列四个选项中,Rx的表达式正确的是( )
A.Rx= B.Rx=
C.Rx= R0 D.Rx= R0
二、多选题
8.对于“探究电流跟电阻的关系”和“伏安法测量电阻”的这两个实验,下列说法正确的是( )
A.它们都是采用控制变量的研究方法
B.它们的实验电路在教科书中是相同的
C.前者多次测量的目的是分析多组数据,得出电流跟电阻的关系
D.后者多次测量的目的是取电阻的平均值,减小误差
9.如图是“伏安法测电阻”的实验电路图。关于该实验,下列说法正确的是( )
A.实验原理是
B.滑动变阻器的作用是改变电路电流
C.多次测量取平均值是为了寻找普遍规律
D.实验结束,断开开关即可离开实验室
10.若R0已知,利用下列各电路图,能求出小灯泡电阻的是( )
A. B.
C. D.
11.如图所示,几个同学在只有电流表或电压表时(电源电压未知),利用一个已知阻值的电阻R0设计了四个测未知电阻Rx的电路,其中可行的是( )
A. B.
C. D.
12.某同学要测出一个约为200Ω的未知电阻Rx的具体阻值,可供选用的器材为:一节旧干电池(电池电压保持不变),一块电压表(量程0~3V),两个阻值分别为R1=2Ω、R2=150Ω的已知电阻,两个开关及若干导线。在实验过程中不可重组电路的条件下,图中能精确测出未知电阻Rx阻值的电路图为( )
A. B.
C. D.
13.某同学设计了如图所示的四种电路,其中电源电压不变且未知,是已知阻值的定值电阻。在实验中不拆改线路的情况下,能够测量出未知电阻阻值的电路是( )
A.① B.② C.③ D.④
14.利用一块电压表和阻值已知的电阻R0测量电阻Rx的阻值。小雨选择了满足实验要求的器材,电源电压保持不变,并连接了如图所示实验电路。闭合开关S1,断开开关S2,电压表的示数为U1;闭合开关S1和S2,电压表的示数为U2,则下列四个选项中正确的是( )
A.实验过程中,通过R0的电流始终相同
B.如果在S1和电源之间接入滑动变阻器,可实现多次电阻测量
C.Rx的表达式可以为
D.若将开关S2与电压表互换位置,其他不变,也能测量出Rx的阻值
15.学习了伏安法测电阻后,在没有电流表的情况下,下列能测出Rx的阻值的电路图是( )(R0为已知电阻,电源电压已知)
A. B.
C. D.
16.某同学要测出一个约为200Ω的未知电阻Rx的具体阻值,可供选用的器材为:一节旧干电池(电池电压保持不变),一块电压表(量程0~3V),两个阻值分别为R1=2Ω、R2=150Ω的已知电阻,两个开关及若干导线。在实验过程中不可重组电路的条件下,图中能精确测出未知电阻Rx阻值的电路图为( )
A. B.
C. D.
三、填空题
17.某同学按如图方式测量的电阻,若考虑电压表电阻对测量结果的影响,则测量的值比的真实值 (填“偏大”、“偏小”或“一样大”)。
18.要测定某一灯泡的电阻,只要测出灯泡两端的 和灯泡中的 ,即可用欧姆定律的变形公式 计算出待测灯泡的电阻。这种测电阻的方法叫做 法。
19.实验小组设计如图甲所示电路来测量未知定值电阻的阻值,小富提出,这样只能得到一组数据,测量结果误差可能较大。为了减小误差,需要多次测量,应该在电路中串联一个 。他们利用改进后的电路进行实验,并绘制出的电压—电流图像。如图乙所示的A、B两条图线中, 是他们绘制出的图线。
20.“用电流表、电压表测电阻”的实验中,在连接电路时电键应处于 状态,电流应从电流表的 接线柱流入;在电键闭合前应使滑动变阻器连入电路电阻最 ;需直接测量的物理量是待测电阻的 。
21.如图所示是用电压表和电流表测电阻的一种连接方法, 为待测电阻,如果考虑电表内阻对测量结果的影响,则电压表示数 (选填“大于”、“等于”或“小于”) 两端的实际电压,电流表示数 (选填“大于”、“等于”或“小于”)通过 的实际电流。
22.小王做“用电流表、电压表测电阻”的实验,他把电源(电压保持不变且为1.5V的整数倍)、滑动变阻器(“10Ω 2A”、“20Ω 2A”中的一个)、电流表、电阻、开关、导线组成串联电路,把电压表并联在电路中,并把滑片置于滑动变阻器的一端。闭合开关后,发现电压表的指针不动,电流表示数如图 (a)所示;当滑片向另一端移动的过程中,电流表示数最小值如图 (b)所示;经思考,他仅改变了电压表的位置,继续将滑片移到另一端,电压表示数如图(c)所示。
①根据以上信息可判断:刚闭合开关时电压表并联在 两端;
②请判断图(a)中电流表的示数,并写出理由;
③请通过计算说明滑动变阻器的规格 及电源电压U;
④待测电阻的阻值为 欧。(计算电阻时,精确到0.1欧)
23.在伏安法测电阻的实验中,待测电阻Rx约为200Ω,电压表V的内阻约为2kΩ,电流表A的内阻约为10Ω,测量电路中电流表的连接方式如图(a)或图(b)所示,计算结果由计算得出,式中U与I分别为电压表和电流表的读数;若将图(a)和图(b)中电路测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2,则 (填“Rx1”或“Rx2”)更接近待测电阻的真实值,且测量值Rx1 (填“大于”、“等于”或“小于”)真实值,测量值Rx2 (填“大于”、“等于”或“小于”)真实值。
四、作图题
24.已知灯泡的额定电流I额,小华利用如图所示的电路测出了该灯泡的额定功率,请在虚框内补上灯泡、电压表和定值电阻R(阻值已知)这三个元件的符号。
五、实验探究题
25.某实验小组用图甲所示电路探究电流与电阻的关系。
(1)先将5Ω定值电阻接入电路,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为2V,将实验数据记录在表格中;接下来断开开关,取下5Ω的定值电阻,换成10Ω的定值电阻,闭合开关,调节滑动变阻器,直至电压表的示数为 V,读出电流表的示数,将实验数据记录在表格中;再更换不同阻值的定值电阻重复4次上述操作,分别将数据记录在表格中;
R/Ω
5
10
15
20
I/A
0.4
0.2
0.13
0.1
(2)根据上面表格数据,可初步得出的结论是: ;
(3)该小组同学想用一块电流表和一个定值电阻测电阻的阻值。于是他们设计了如图乙所示的电路图,并进行如下实验操作:
①闭合S和,记录电流表的示数为;
② ,记录电流表的示数为;
③用和测量出来的物理量表示,则 。
26.物理科技小组的同学想测量小灯泡正常发光时的电阻,小灯泡的铭牌上标有“***V,0.3A”的字样”,
图甲是小明设计的实验电路。
(1)该电路中有一根导线连接错误,请在接错的导线上画“×”,并用笔画线代替导线画出正确的电路 ;
(2)正确连接电路后,闭合开关后,调节滑动变阻器,电流表的示数如图乙所示,为使小灯泡正常发光,应将滑动变阻器的滑片向 (选填“左”或“右”)移动;
(3)移动滑片,当小灯泡正常发光时,电压表的示数如图丙所示,则小灯泡正常发光时的电阻为 ;
(4)小红同学的电流表损坏了,于是她设计了如图丁所示的电路,也测出了小灯泡正常发光时的电阻,其中R0是已知阻值的定值电阻,请把实验步骤补充完整。
①闭合开关S,接a,调节滑动变阻器的滑片,当电压表的示数为 时,灯泡正常发光;
②闭合开关S,接b, ,读出电压表的示数为U。
③小灯泡正常发光时的电阻R= (用R0、U和已知的物理量表示)。
27.在测量未知电阻的实验中,小亮实验小组连接的部分电路如图甲所示。
实验次数
电压
电流
(1)请将电路连接完整,要求变阻器滑片向右滑动时,电路中电压表示数增大。
(2)电路连接好后,闭合开关,发现电流表无示数,电压表有示数,调节滑片两表示数无变化,结合甲图实物电路的连接,准确完整地表述电路可能的故障 。
(3)排除故障,收集到的数据如表,处理数据后得出被测电阻的阻值 。
(4)如图乙所示,是小聪小组测量另一未知电阻的实验电路,电源两端电压不变,定值电阻。请帮助补充实验步骤,完成测量。
实验步骤:
只闭合开关、,读出电流表示数;
,读出电流表示数如图丙所示;
计算出的阻值为 。
实验评估与改进:请对小聪实验小组从测量误差角度进行评估并从电路设计上提出改进建议 。
六、计算题
28. 小陆同学做“用电流表、电压表测电阻”实验,现有电源(电压为1.5伏的整数倍且保持不变)、一个待测电阻Rx、电流表、电压表、滑动变阻器、电键及导线若干.小陆连接电路,使变阻器接入电路中的电阻最大,闭合电键时观察到电压表示数为6伏、电流表示数为0.3安.小陆移动滑片P到某一位置,发现电压表和电流表示数如图 (a)、(b)所示.他继续移动滑片P至另一端时发现电流表的示数为1.4安.
请根据相关信息
(1)求出滑动变阻器的最大电阻.
(2)通过计算说明实验所用电源的电压.
(3)计算待测电阻Rx的阻值(精确到0.1欧).
29.如图所示,是某种电热饮水机的简化电路示意图。它有加热和保温两种工作状态(由温控开关S0自动控制),阅读该饮水机说明书可知:饮水机的额定电压为220V,加热时的功率为400W,保温时的功率为40W,热水箱容积为2L(,,)求:
(1)将装满水箱的水从20℃加热至100℃,水所吸收的热量?
(2)R1的电阻值是多大?
(3)如果电能转化为水的内能的效率是80%,饮水机正常工作时,将装满水箱的水从20℃加热至100℃,需要多长时间?
七、综合题
30.小华做“用电流表、电压表测电阻”实验,现有电源(电压为1.5伏的整数倍保持不变)、待测电阻、电流表、电压表、滑动变阻器、开关各一个,以及导线若干。他正确串联电路后, 将电压表并联在电路中。闭合开关,移动滑动变阻器滑片,将测得的两组数据记录在表一中。小华观察数据思考后重新连接了电压表,将新测得的两组数据记录在表二中。小华通过数据处理求出了待测电阻的阻值,完成实验。
表一
表二
实验
电压表示数
电流表示数
实验
电压表示数
电流表示数
序号
(伏)
(安)
序号
(伏)
(安)
1
3.6
0.22
3
3.2
0.32
2
2.8
0.32
4
3.8
0.36
(1)获得表一实验数据的过程中,小华将电压表并联在 的两端;
(2)实验中小华所用的电源电压为 伏;
(3)根据实验数据计算待测电阻的阻值 (结果保留至0.1欧)。
31.某课外科技小组设计了如图ZX7-1所示的电路来测量电源电压U和待测电阻R0的值,已知滑动变阻器的最大阻值为20Ω,其实验步骤如下:
(1)该小组的同学按电路图连接好电路后,将滑动变阻器的滑片P滑到最右端b点,闭合开关S1、断开开关S2,无论怎样移动滑片P,发现电压表有示数但始终保持不变,则电路故障的原因可能是 (写出一种即可)。
(2)排除故障后,请写出测量未知电阻Rx的实验步骤: 。
(3)若电源电压为3V,Rx为10Ω,保持开关S1闭合、S2断开,当滑片P恰好滑到滑动变阻器的中点时,电压表的示数应为 V,此时待测电阻R1的电功率为 W。
答案解析部分
1.【答案】A
2.【答案】C
3.【答案】A
4.【答案】A
【解析】【解答】A.灯泡电阻受温度影响,多次实验可以探究电阻与温度的关系,A符合题意;
B.探究杠杆的平衡条件时,多次实验可以探究杠杆平衡规律的普遍性,B不符合题意;
C.刻度尺测量长度时,多次测量可以求平均值减小误差,C不符合题意;
D.探究阻力对物体运动的影响时,多次实验并通过推理得出问题的运动不需要力来维持,D不符合题意。
故答案为:A.
【分析】探究规律时,多次实验可以探究规律的普遍性,测量物理数据时,多次实验可以求平均值减小误差。
5.【答案】B
6.【答案】C
7.【答案】D
【解析】【解答】由电路图可知,当只闭合开关S1时,电路为R0的简单电路,电流表测电路中的电流,则I0=I1;当闭合开关S1和S2时,R0与Rx并联,电流表测干路电流,即I=I2,因并联电路中各支路独立工作、互不影响,所以,通过R0的电流不变,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,通过Rx的电流:Ix=I−I0=I2−I1,因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,由I=UR可得,电源的电压:U=IxRx=I0R0,即(I2−I1)Rx=I1R0,解得:Rx= . R。
故答案为:D。
【分析】当只闭合开关S1时,电路为R0的简单电路,电流表测电路中的电流;当闭合开关S1和S2时,R0与Rx并联,电流表测干路电流,根据并联电路中各支路独立工作、互不影响可知通过R0的电流不变,根据并联电路的电流特点求出通过Rx的电流,根据并联电路的电压特点和欧姆定律得出等式即可Rx的阻值.
8.【答案】B,C,D
9.【答案】A,B
10.【答案】A,B,C
11.【答案】A,B,C
【解析】【解答】A.由图知,两开关都闭合,两电阻并联,电流表测干路电流;再断开S2,电路为待测电阻的简单电路,电流表测通过待测电阻的电流;由并联电路的电流特点可知两次电流表示数之差即为通过定值电阻的电流,根据U=IR计算定值电阻两端的电压,即电源电压,根据欧姆定律可计算待测电阻的阻值,A符合题意;
B.由图知,两个开关都闭合时,电路为待测电阻的简单电路,电压表测电源电压;再断开S2,Rx和定值电阻串联,电压表测待测电阻两端的电压;由串联电路的电压特点可知两次电压表示数之差即为串联时定值电阻两端的电压,根据欧姆定律计算串联电路中的电流,串联电路各处电流相等,根据欧姆定律可计算待测电阻的阻值,B符合题意;
C.由图知,闭合S1,Rx和定值电阻串联,电流表测量串联电路的电流,设电流表示数为I1,根据串联电路的电阻特点和欧姆定律可得电源电压U=I1(Rx+R0),再闭合S2,电路为待测电阻的简单电路,电流表测通过待测电阻的电流,设此时电流表示数为I2,根据欧姆定律可得电源电压U=I2Rx,电源电压不变,联立解方程可得待测电阻的阻值,C符合题意;
D.两开关都闭合,Rx和定值电阻并联,电压表测电源电压;断开开关S2,电路为待测电阻的简单电路,电压表测电源电压,即待测电阻两端的电压,不能直接或间接测量通过待测电阻的电流,不能求出Rx的阻值,D不符合题意。
故答案为:ABC。
【分析】单表利用电阻时,唯一的电表可以测量两次不同数据时,根据电源电压不变或等压关系,可以计算未知电阻。
12.【答案】A,D
13.【答案】A,B,C
【解析】【解答】A.根据图像,只闭合S1时,电路只有R0接入,电流表测量通过R0的电流I0;再闭合S2,两电阻并联,电流表测量干路电流I,根据并联电路中,各支路电压相等,列式I0R0=(I-I0)Rx,可计算Rx的阻值,A符合题意;
B.只闭合S2时,两电阻串联,电流表测电路中电流I1;两开关都闭合时,只有R0接入电路中,电流表测此时电路中电流I0,根据电源电压不变,列式I1(R0+Rx)=I0R0,可计算Rx的阻值,B符合题意;
C.闭合开关S、S2,两只电阻串联,电压表测量电源电压为U;闭合S,断开S2,闭合S1,电压表测量电阻R0两端电压U0,根据电路电流相等列式为:,可以计算Rx的阻值,C符合题意;
D.闭合开关S,S1接1,两只电阻串联,电压表测量R0两端电压为U0;S1接2,电流从电压表负接线柱流入,造成电压表指针向左偏转,不能测量电阻阻值,D不符合题意。
故答案为:ABC.
【分析】根据开关的不同状态,判断电压表或电流表所测量的位置,结合串联电路和并联电路的规律,分析能否测量未知电阻大小。
14.【答案】C,D
15.【答案】A,B
16.【答案】A,D
【解析】【解答】待测电阻的阻值为200Ω,为减小误差,应选择一个阻值与其相近的电阻进行测量; A、图中开关断开时,电压表测量两端的电压,开关闭合时,Rx短路,电压表示数等于电源电压,可知串联时待测电阻两端的电压为;
根据串联电路的电压特点:,可得的阻值,故A正确;
B、选择了阻值,由于的阻值与相差太大,会造成较大误差,故B错误;
C、开关闭合,只能测量出两端的电压,无法测出R两端的电压,所以不能得知的阻值,故C错误;
D、开关闭合时,短路,电压表示数等于电源电压;开关断开时,两电阻串联,电压表测量两端的电压,则两端的电压为,从而可以根据得知的阻值,故D正确。故选:AD。
【分析】根据被测电阻的阻值比较大,干电池的电压很小,所以通过Rx的电流值会很小,如果根据通过它的电流计算电阻时误差会很大,所以可根据串分压的知识,由一个阻值与其相差不大的电阻串联来进行测量。
17.【答案】偏小
18.【答案】电压;电流;R=U/I;伏安
【解析】【解答】要测定某一灯泡的电阻,只要测出灯泡两端的电压和灯泡中的电流,即可用欧姆定律的变形公式 计算出待测灯泡的电阻。这种测电阻的方法叫做伏安法。
故答案为:电压;电流;R=U/I;伏安.
【分析】根据欧姆定律中推导式,可以利用电压和电流的比值计算电阻,这种方法是伏安法.
19.【答案】滑动变阻器;A
【解析】【解答】利用伏安法测量电阻时,为了减小误差,需要多次测量,电路中需要串联滑动变阻器;定值电阻的电流和电压成正比,是过原点的直线,A是定值电阻的图像。
【分析】电路中串联滑动变阻器,可以调节滑片实现多次测量减小误差。
20.【答案】断开;正;大;电压和电流
【解析】【解答】实物未连接好,并且不确定电路没有发生短路的情况下,开关必须是断开的,防止烧坏电路元件;闭合开关前,应使滑动变阻器的滑片处与最大阻值处,目的也是防止电路中电流过大,烧坏电路元件。使用电流表时,电流应从它的正接线柱流入,负接线柱流出;用电流表、电压表测电阻”的实验原理是R= ,所以需要直接测量电阻两端的电压以及通过导体的电流。
【分析】伏安法测电阻过程中,电路连接遵守电路链接规则:连接电路时,开关断开;电流表正进负出;闭合开关,滑动变阻器调到最大阻值。
21.【答案】大于;等于
【解析】【解答】考虑电流表有内阻,两端会有很小的电压,电压表测量 和电流表两端的电压,示数大于 两端的实际电压。
电压表中有微弱电流,没有通过电流表;电流表测量通过 的电流,示数等于通过 的实际电流。
【分析】电压表测量电阻和电流表的分压时,比电阻的分压偏大;电流和所测量的位置串联。
22.【答案】滑动变阻器;若电流表量程为0~3A,则示数为2.8A,超出滑动变阻器允许通过的最大电流2A,因此电流表量程为0~0.6A,电流表的示数为0.56安;“20Ω 2A”;4.5V;8.1
【解析】【解答】闭合开关后,发现电压表的指针不动,即示数仍为零,由此可知电压表只能并联在滑动变阻器两端,且此时滑动变阻器接入电路的阻值为0;若电流表量程为0~3A,则示数为2.8A,超出滑动变阻器允许通过的最大电流2A,因此电流表量程为0~0.6A,电流表的示数为0.56安;由题意小王改变了电压表的位置可知,电压表此时测量待测电阻两端的电压,当电压表示数如图(c)所示,滑动变阻器的阻值全部接入电路,此时电路中的总电阻最大,由欧姆定律可知电流最小,最小电流如图 (b)所示为0.16A,根据串联电路电压的特点有: ,
当滑动变阻器取“10Ω 2A”时,电源电压为2.9V,不是1.5V的整数倍,不合题意;
当滑动变阻器取“20Ω 2A”时,电源电压为4.5V,是1.5V的整数倍,故所选滑动变阻器的规格“20Ω 2A”,电源电压为4.5V;电压测量待测电阻两端的电压,电压表示数如图(c)所示为1.3V,电路中的电流最小,最小电流如图 (b)所示为0.16A,根据欧姆定律可知,待测电阻阻值: 。
【分析】(1)闭合开关后,发现电压表的指针不动,即示数仍为零,据此判断;(2)根据滑动变阻器允许通过的最大电流值进行判断并读数;(3)由题意小王改变了电压表的位置可知,电压表此时测量待测电阻两端的电压,当电压表示数如图(c)所示,滑动变阻器的阻值全部接入电路,此时电路中的总电阻最大,由欧姆定律可知电流最小,根据串联电路电压的特点结合滑动变阻器的两种规格及电源电压保持不变且为1.5V的整数倍分析求解;(4)电压表示数如图(c)所示时电路中电流值最小,根据欧姆定律即可求出待测电阻阻值。
23.【答案】Rx1;大于;小于
24.【答案】
25.【答案】2;见解析;闭合S、断开;
【解析】【解答】(1)取下5Ω的定值电阻,换成10Ω的定值电阻,闭合开关,调节滑动变阻器,直至电压表的示数为2V。
(2)由表中数据可知,电流和电阻的乘积相等,故得出结论,在电压一定时,电流与电阻成反比。
(3)①闭合S和,电流表测量干路电路,记录电流表的示数为。
②闭合S、断开,电路为只有的简单电路,记录电流表的示数为。
③ 并联电路电源电压等于支路电压,干路电路等于支路电流之和,则的阻值为
;
【分析】(1)探究电流与电压的关系时,要控制定值电阻两端的电压保持不变,只改变电阻即可;
(2)根据表格数据分析电流对对应电阻的乘积是否相等,据此分析二者之间的数量关系;
(3)②④当两个电阻并联时,它们两端的电压相等,只要通过开关的切换,结合并联电路的电流规律测出通过R0的电流,就能根据U=IR计算出它们两端的电压,最后根据计算待测电阻的阻值即可。
26.【答案】;右;5;;保持滑动变阻器滑片位置不变;
27.【答案】(1)解:如图所示:
(2)定值电阻断路
(3)
(4)、;;在干路上串联滑动变阻器,通过调节滑动变阻器的阻值,改变电路中的电流。
【解析】【解答】(1)当滑片向右移动时,电压表的示数增大,根据U=IR可知,此时通过电路的电流增大,而变阻器的阻值减小,那么应该将右下角的接线柱接入,如下图所示:
(2)电路连接好后,闭合开关,发现电流表无示数,电压表有示数,调节滑片两表示数无变化,结合甲图实物电路的连接,准确完整地表述电路可能的故障:定值电阻断路。
(3)根据公式分别计算出电阻值依次为:10Ω、11Ω和10.5Ω;
则被测电阻的阻值:;
(4)①只闭合开关S、S1、此时二者并联,电流表测R0的电流;
那么电源电压U=U0=I0R0=0.2A×30Ω=6V;
②只闭合开关S、S2、此时二者并联,电流表测干路电流;
根据丙图可知,电流表量程为0~0.6A,分度值为0.02A,则示数为0.5A;
那么通过R2的电流为:I2=I总-I0=0.5A-0.3A=0.2A;
那么R2的阻值:。
对小聪实验小组从测量误差角度进行评估并从电路设计上提出改进建议3:在干路上串联滑动变阻器,通过调节滑动变阻器的阻值,改变电路中的电流。
【分析】(1)根据题目要求确定变阻器的接线方法;
(2)在伏安法测电阻的实验中,当定值电阻发生断路时,电压表串联在电路中。由于它的内阻远远大于变阻器的阻值,因此它几乎分得全部电源电压,即滑片移动时电压表的示数几乎不动。由于电阻很大,因此电流表的示数很小。
(3)根据公式计算出三个阻值,然后计算平均数即可;
(4)当两个电阻并联时,它们两端的电压相等。用电流表分别测出通过两个电阻的电流,然后根据U0=I0R0计算电源电压,再根据计算待测电阻的阻值即可。
28.【答案】(1)解:闭合开关前,变阻器接入电路中的电阻最大,此时电压表示数为6V、电流表示数为0.3A,移动滑片P到某一位置,发现电压表示数如图(a),电压表选用大量程,分度值为0.5V,读数为4.5V;根据移动滑片P移至另一端(即阻值为0处)时电流表示数为1.4A可知,图(b)所示的电流表应该小于1.4A,故此时电流表的量程为0-0.6A,分度值为0.02A,读数为0.6A;
由上可知,变阻器连入电路中的电阻越小,电压表示数越小,根据串联分压可知电压表并联在滑动变阻器的两端,电路如图所示:
由欧姆定律可得滑动变阻器的最大电阻为:R滑大===20Ω;
(2)解:当滑片在阻值最大处时,由串联电路的特点和欧姆定律可得,电源电压为:U=U大+I1Rx,即U=6V+0.3A×Rx,U=6V+Ux①,
当滑片P在某一位置时,电源电压为:U=4.5V+0.6A×Rx,U=4.5V+2×0.3A×Rx,U=4.5V+2×Ux②,
由①②得Ux=1.5V,
电源电压:U=6V+1.5V=7.5V;
(3)解:变阻器接入电路中的电阻最大时,根据串联电路的规律及欧姆定律,待测电阻为:,
移动滑片P到某一位置,根据串联电路的规律及欧姆定律,待测电阻为:,
移动滑片P至另一端时发现电流表的示数为1.4A时,待测电阻为:,
为减小误差,取三次测量的平均值作为测最结果:.
【解析】【分析】(1)清楚伏安法测电阻的原理和实验电路图,待测电阻Rx和滑动变阻器串联,根据要求知道闭合开关前,变阻器接入电路中的电阻最大得出闭合开关时的各量,电压表6V,电流表0.3A,移动滑片后电压表示数4.5V,电流表示数0.6A,由此可以得出电压表测的是滑动变阻器的电压,根据这个结论直接计算滑动变阻器的最大阻值
(2)清楚串联电路电源电压是待测电阻两端的电压和滑动变阻器两端的电压之和,利用滑动变阻器在最大值和移动后的两次实验数据和欧姆定律计算电源电压
(3)本题进行三次测量实验,第一次就是滑动变阻器接入最大值的情况,另外就是两次移动滑片,每一次都可以计算待测电阻的大小,最后为了减小误差,取三次测量的平均值,每一次都需要根据串联电路的规律及欧姆定律。
29.【答案】(1)解: 装满水箱的水的质量m=ρV==2kg
水从20℃加热至100℃所吸收的热量Q吸=cmΔt=×2kg×(100℃-20℃)=6.72×105J
答:水所吸收的热量6.72×105J;
(2)解: 开关S0闭合时,只接入R1,饮水机处于加热状态,即R1的功率为400W,根据电功率推导式可得R1的电阻
答:R1的电阻值是121Ω;
(3)解: 根据题意可得
由功率定义式变形可得
答:将装满水箱的水从20℃加热至100℃需要2100s。
【解析】【分析】(1)由已知条件和密度公式求出水的质量,根据Q吸=cm(t-to)得出水吸收的热量;
(2)开关断开时,两电阻串联,电路电阻较大,根据可知,电功率较小,饮水机处于保温状态,
开关闭合时,电路为R1的简单电路,电路电阻较小,根据可知,电功率较大,饮水机处于加热
状态,根据和串联电路电阻特点求出R2的阻值。
(3)在加热过程中,根据W=Pt求出消耗的电能;根据η=x100%求出热效率;
30.【答案】(1)滑动变阻器
(2)6
(3)10.4Ω
【解析】【解答】(1)待测电阻与滑动变阻器串联,电流表测电路电流,当电流变大时,根据 可知,待测电阻的电压变大,由串联电路分压定律可知,滑动变阻器两端电压变小,根据表一中数据可知电压表并联在滑动变阻器两端了。
(2)根据表二中数据可知电压表并联在待测电阻两端,则由实验序号2和序号3可知:当电路电流为0.32A时,待测电阻两端电压为3.2V,滑动变阻器两端电压为2.8V,所以可得电源电压为U总=3.2V+2.8V=6V
(3)电源电压为6V,表一中电压表并联在滑动变阻器两端,表二中电压表并联在待测电阻两端,因此实验序号1待测电阻电压为
实验序号1待测电阻为
同理可得实验序号2待测电阻为
实验序号3待测电阻为
实验序号4待测电阻为
则待测电阻的阻值为
【分析】(1)根据表一中数据可知电压表并联在滑动变阻器两端了;
(2)串联电路中,电源电压等于各用电器两端电压之和;
(3)根据公式,可求出电阻,为了减小误差,应对各组求出的电阻值求平均值。
31.【答案】(1)Rx短路
(2)①闭合S1、S2,滑片P位置于b处,记录此时电压表示数U1;②闭合S1,断开S2,滑片P位置不动,记录此时电压表示数U2。③Rx= Rab
(3)1.5;0.225
【解析】【解答】(1)根据要求,当移动滑动变阻器的滑片时,电压表示数不变,可能是定值电阻Rx短路了;(2)根据电压表和滑动变阻器的最大阻值,测量未知电阻的过程为;①闭合S1、S2,滑片P位置于b处,记录此时电压表示数U1;②闭合S1,断开S2,滑片P位置不动,记录此时电压表示数U2,③计算未知电阻为:;(3)当滑动变阻器的滑片在中点时,接入电路的电阻为10Ω,此时滑动变阻器和定值电阻的阻值相等,分压相等,为1.5V,此时R1的电功率为。
【分析】(1)在串联电路中,移动滑片分压不变时,可能是定值电阻短路;(2)根据串联电路中电流相等,利用电阻的分压和电阻值的比值计算电流,利用电压和电流的比值计算电阻;(3)根据电压和电阻可以计算电功率的大小。
学科网(北京)股份有限公司
$