内容正文:
11.3 滑动变阻器的接法选择问题﹣人教版必修三重难点突破
素养目标
1.能区分滑动变阻器的分压式和限流式接法;
2.能根据实验要求对滑动变阻器的分压式和限流式接法做出正确的选择;
3.能将滑动变阻器分压式和限流式接法的电路图与实物图进行相互转化,能分析对应电路中电流和电压的变化情况。
知识梳理
1.滑动变阻器的限流式接法与分压式接法
(1)限流式:通过改变滑动变阻器的电阻来改变电路中的电流。如图1所示,在滑片P从右端向左滑动的过程中,滑动变阻器接入电路的电阻逐渐减小,电路中的总电流逐渐增大,变阻器起控制电路电流的作用。
(2)分压式:通过改变滑动变阻器的电阻来改变用电器两端的电压,起调压器的作用。如图2所示,用电器R与变阻器左边部分电阻并联,用电器R两端的电压与变阻器左边部分电阻的电压相等,当滑片P向右滑动时,用电器R两端的电压逐渐变大,实现调节电压的作用。
2.滑动变阻器限流式接法与分压式接法的选择
(1)要使被控制电路的电压或电流从零开始连续调节,只有采用滑动变阻器分压式接法的电路才能满足(如测绘小灯泡的伏安特性曲线)。
(2)如果实验所提供的电压表、电流表量程或电阻元件允许的最大电流较小,采用限流式接法时,无论怎样调节,电路中的实际电流(或电压)都会超过电表量程或电阻元件允许的最大电流(或电压),则为了保证电表和电阻元件免受损坏,必须采用滑动变阻器分压式接法连接电路。
(3)在伏安法测电阻实验中,当所用的变阻器阻值小于待测电阻阻值时,若采用限流式接法,即使变阻器触头从一端滑至另一端,待测电阻上的电流(或电压)变化也较小,不利于多次测量求平均值或用图像法处理数据,故应选择滑动变阻器分压式接法。
1.某同学利用图(甲)所示电路测量量程为2.5V的电压表V的内阻(内阻为数千欧姆),可供选择的器材有:电阻箱R(最大阻值99999Ω),滑动变阻器R1(最大阻值50Ω),滑动变阻器R2(最大阻值5kΩ),直流电源E(电动势3V),开关1个,导线若干。实验步骤如下:
①按电路原理图(甲)连接线路;
②将电阻箱阻值调节为0,将滑动变阻器的滑片移到与图(甲)中最左端所对应的位置,闭合开关S;
③调节滑动变阻器,使电压表满偏;
④保持滑动变阻器滑片的位置不变,调节电阻箱阻值,使电压表的示数为2.00V,记下电阻箱的阻值。
回答下列问题:
(1)实验中应选择滑动变阻器________(填“R1”或“R2”);
(2)根据图(甲)所示电路将图(乙)中实物图连线;_______
(3)实验步骤④中记录的电阻箱阻值为625.0Ω,若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变,计算可得电压表的内阻为_______Ω(结果保留到个位);
(4)如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的,可推断该表头的满偏电流为________。
2.有两只电压表V1、V2,量程分别为0.25V和1.5V,为了准确测量它们的内阻(约为几千欧),备有以下器材:电阻箱R(0~9999Ω),滑动变阻器R'(0~20Ω),直流电源E(2V,内阻不计),开关S,导线若干。请完成下列填空:
(1)有两位同学分别设计出如图(a)、(b)所示的实验电路图,其中更合理的是电路图( )(填“a”或“b”)。
(2)按合理的电路,在图(c)中用笔画线将实物器材连接完整;( )
(3)根据电路图,闭合S前,应将滑动变阻器R'的滑片调到最____端(填“左”或“右”);
(4)调节电阻箱的阻值R和变阻器R'的滑片位置,使电压表V1的示数U1=0.250V,记录此时电压表V2的示数U2和阻值R。多次改变阻值R和滑片位置,但保持U1= 0.250V不变,得到多组U2、R值;
(5)处理数据,得到图(d)所示的关系图线。根据图线算出电压表V1的内阻为____kΩ,电压表V2的内阻为____kΩ(均取两位有效数字);
(6)步骤(4)中,若测第一组数据时电阻箱阻值R调为较大值,为保证电压表V1的指针不超量程位置,根据电路图,闭合S测第二组数据的正确操作是_______
A.先向左移变阻器滑片,再调小电阻箱阻值R
B.先向右移变阻器滑片,再调小电阻箱阻值R
C.先调小电阻箱阻值R,再向左移变阻器滑片
D.先调小电阻箱阻值R,再向右移变阻器滑片
3.某物理实验小组为探究滑动变阻器最大阻值对“限流电路”和“分压电路”的电压调节范围的影响,设计如下实验。
(1)在探究“限流电路”时,甲同学用电阻箱代替滑动变阻器,设计了图(a)的电路图。已知,调节,记录对应的电压数值,最后绘制成图像如图(b)。分析图(b)可知,采用“限流电路”测量约为的电阻时,滑动变阻器最大阻值应选择( )
A.1Ω B.30Ω C.
(2)已知,在探究“分压电路”时,在图(c)的基础上,小组设计了如图(d)的电路图(用和共同模拟最大阻值分别为、、、的滑动变阻器)。调节和,记录数据,绘制图(e)图像。
分析图(e)可知,考虑电压调节范围尽量大些,应排除___________;考虑电压随滑动变阻器阻值均匀变化,应排除___________;(选填“①”、“②”、“③”或“④”)
(3)某同学认为用“分压电路”测量电阻时,滑动变阻器的最大阻值越小越好。请判断该观点是否正确,并简要说明理由___________。
4.探究滑动变阻器的分压特性,采用图1所示的电路,探究滑片P从A移到B的过程中,负载电阻R两端的电压变化。
(1)图2为实验器材部分连线图,还需要__________(选填、、、、或)连线。
(2)图3所示电压表的示数为__________V。
(3)已知滑动变阻器的最大阻值,额定电流。选择负载电阻,以R两端电压为纵轴,为横轴(为AP的长度,为AB的长度),得到分压特性曲线为图4中的“”;当,分压特性曲线对应图4中的__________(选填“”或“”);则分压接法时滑动变阻器最大阻值的选择依据是________R(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
5.有一根细长而均匀的金属管线样品。
(1)先用多用电表粗测电阻,所用电表的红表笔应该插入电表的______(选填“+插孔”或“-插孔”),欧姆挡有4挡,分别为“”、“”、“”、“”,用此表测样品的阻值,当用“”挡测量时,发现指针的偏转角度很大。为了使测量结果更准确,应先换用______(选填“”“”)挡,接着进行______(选填“机械调零”“欧姆调零”),测量结果如图,则电阻为______Ω。
(2)现要精确测量其阻值,备有以下器材:
A.电池组(3V,内阻1Ω)
B.电流表(0~3A,内阻0.0125Ω)
C.电流表(0~0.6A,内阻0.125Ω)
D.电压表(0~3V,内阻4kΩ)
E.电压表(0~15V,内阻15kΩ)
F.滑动变阻器(0~20Ω,允许最大电流1A)
G.开关、导线
上述器材中应选用的是______(只填写字母代号)
(3)某同学采用了如图所示电路,采用伏安法测量电阻,测量值比真实值偏______(选填“偏大”或“偏小”),电路中滑动变阻器采用的是______(选填“分压式”或“限流式”)接法。
(4)根据测量数据得到的伏安特性曲线如图所示,图中MN段向上弯曲的主要原因是______。
6.某学习小组欲研究当地某工厂废水的电阻率,用玻璃管装满水,两端装上导电电极,可提供的实验器材如下:
(1)用螺旋测微器测得玻璃管直径_______________;用游标卡尺测得玻璃管的长度_______________。
(2)用多用电表粗测废水的阻值。选择倍率的欧姆档,测其电阻时发现指针偏转太小;故进行以下操作:选择____________倍率(或)的欧姆档,将两表笔短接,调节____________(“机械调零”或“欧姆调零”)旋钮,使指针指在“”处。将两表笔与电阻连接,测量的示数如图中指针在b位置,则其电阻为____________。为了进一步比较精确测量出废水的电阻率,该小组利用以下仪器进一步实验:
A.电池组:电动势为,内阻可不计;
B.电压表:量程为,内阻约为;
C.电压表:量程为,内阻约为;
D.电流表:量程为,内阻约为;
E.电流表:量程为,内阻约为;
F.滑动变阻器:(阻值范围、允许通过最大电流为);
G.滑动变阻器:(阻值范围、允许通过最大电流为);
H.开关S,导线若干;
在尽量提高测量精度的情况下,请回答下列问题:
(3)电压表应选择____________,电流表应选择____________,滑动变阻器选____________。(填代号)
(4)电流表应接成____________(“内接”或“外接”)。滑动变阻器应接成____________(“限流式”或“分压式”)。
(5)请在方框内画出实验电路图____________,并用笔画线代替导线将实物图连接成完整电路____________。
(6)闭合开关前,滑动变阻器的滑动片应移到____________端(填“e”或“f”)。
(7)调节滑动变阻器得到电压为U、电流为I,则测得废水的电阻率为____________(用U,I,d,L表示)。
7.随着居民生活水平的提高,纯净水已经进入千家万户,某实验小组要对市场上出售的某品牌纯净水质量进行检测。电导率是检验纯净水是否合格的一项重要指标,电导率是电阻率的倒数。该小组查阅国家2020版药典标准得知:合格纯净水的电导率,为方便检测,实验小组把电导率换算为电阻率,即合格标准为电阻率。为测量该纯净水的电阻,将水样装入一绝缘性能良好的圆柱形塑料容器内,容器两端用圆片状金属电极密封。测得该容器两电极间长度为5.0cm,圆柱内径圆面积为。除待测水样外,实验室还提供如下器材:
A.电流表(量程0~100mA,内阻约为15)
B.电流表(量程0~200,内阻约为100)
C.电压表(量程0~3V,内阻约为20)
D.电压表(量程0~15V,内阻约为20)
E.滑动变阻器,阻值范围0~20,允许的最大电流2A
F.电源E(电动势为3V,内阻不计)
G.开关和导线若干;
(1)由于不知道容器内水样的电阻,该小组采用试触法确定电路的连接,如图甲,将电压表的不固定接头分别与接触,观察电压表和电流表指针偏转情况,发现电流表的指针偏转变化明显,电压表指针偏转几乎不变,则应将电压表接头接在________。(选填“b”或“c”)点。同时根据电表示数粗略估算水样电阻约为15;
(2)为了多测几组数据,并且尽量精确测量水样电阻,请在答题纸方框内画出实验电路原理图(滑动变阻器采用分压式接法)________,并标明所选用电流表_______;电压表_______;(填器材前面的字母)
(3)将实验中测得的多组电压表和电流表的示数,在坐标系中描点连线,得到图线如图乙,根据图线可得水样的电阻值___________。(保留2位有效数字);
(4)根据题中有关数据,请你计算出水样的电阻率为___________
8.兴趣小组拿到一批标识模糊的小灯泡,为测定其规格,决定描绘它的伏安特性曲线。已知小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)小组同学正确连接电路并测量,得到如图1所示的伏安特性曲线。根据图1可知小灯泡的电阻随温度升高而______。
A.增大 B.减小 C.不变 D.先增大后减小
(2)由图1可知,当小灯泡两端电压为额定电压2.5V时,其功率约为__________W(计算结果保留3位有效数字)。
(3)小组将这个小灯泡与一个定值电阻R0串联后,接在电动势为E=3V、内阻不计的电源上,构成一个简单的指示灯电路。他们手头只有一个量程为0~3V、内阻很大的电压表。在没有常规电流表的情况下,设计了如图2所示电路来精确测定定值电阻R0的阻值。
①闭合开关S1,再将单刀双掷开关S2,拨到位置“1”,调节滑动变阻器R1的滑片,使电压表示数恰好为U1=2.70V。
②保持R1的滑片位置不变,将S2拨到位置“2”,电压表示数变为U2=1.20V。
根据实验数据并结合图1,计算定值电阻R0的阻值应为_________Ω(计算结果保留3位有效数字)。据此判断,若将单刀双掷开关S2拨到位置“1”,调节R1的滑片至电压表示数为2.23V,结合图像计算此时小灯泡的实际功率为___________W(计算结果保留3位有效数字)。
9.为探究小灯泡的电功率P和电压U的关系,小明测量小灯泡的电压U和电流I,利用P=UI得到电功率。实验所使用的小灯泡规格为“3.0V 1.8W”,电源为12V的电池,滑动变阻器的最大阻值为10Ω。
(1)准备使用的实物电路如图甲所示。请将滑动变阻器接入电路的正确位置___。(用笔画线代替导线)
(2)现有10Ω、20Ω和50Ω的定值电阻,电路中的电阻R1应选_______Ω的定值电阻。
(3)测量结束后,应先断开开关,拆除_______两端的导线,再拆除其他导线,最后整理好器材。
(4)小明处理数据后将P、U2描点在坐标纸上,并作出了一条直线,如图乙所示。请指出图像中不恰当的地方____。
10.在做测量一只蓄电池(电动势约为2.2 V,内阻很小)的电动势和内阻的实验时,备有下列器材供选用:
A.定值电阻(阻值为R1=1 Ω,额定功率约5 W)
B.定值电阻(阻值为R2=20 Ω,额定功率约10 W)
C.直流电流表(量程0~0.6 A~3 A,内阻约为0.2Ω)
D.直流电压表(量程0~3 V~15 V,内阻约为5kΩ)
E.滑动变阻器(阻值范围0~10 Ω)
F.滑动变阻器(阻值范围0~1000 Ω)
G.电键
H.导线若干
(1)实验电路如下图所示.为防止电源短路,用作保护电阻的定值电阻选用______(填“A”或“B”);滑动变阻器选用________(填“E”或“F”).
(2)某同学将选定的器材在实物图上连线完成了实验电路,闭合电键后无论怎样移动滑片P,发现电压表示数约为2.2 V不变,电流表的示数始终为零,则电路故障可能是下述中的__________.
A.b、c间断路
B.a、p间某点电阻丝断路
C.P与电阻丝未接通
D.保护电阻断路
(3)某小组按正确的操作步骤完成实验,根据实验记录,将测量数据描点如下图,请在图上作出相应图象_______ .则待测蓄电池的电动势E为________V,内阻r为________Ω.(结果均保留三位有效数字)
11.用如图所示的电路测定一节干电池的电动势和内电阻,除待测电池、电键、导线外,还有下列器材供选用:
A.电流表:量程0.6A,内电阻约1Ω
B.电压表:量程3V,内电阻约40kΩ
C.电压表:量程15V,内电阻约60kΩ
D.滑动变阻器:0~200Ω,额定电流1A
E.滑动变阻器:0~50Ω,额定电流2A
(1)为了使测量结果尽量准确,电压表应选用_____,滑动变阻器应选用_____(均填仪器的字母代号).
(2)完成电路的实物连线_____.
(3)某同学根据记录的数据在图中画出U﹣I图象,根据图象读出电池的电动势E=_____V,求出电池内阻r=_____Ω.(结果均保留三位有效数字)
12.实验小组要描绘一只标有“3V、1.8W”字样小灯泡的伏安特性曲线,除了导线和开关外,实验室还有如下器材可供选择:电流表(量程0.6A,内阻约为0.5Ω);电流表(量程3A,内阻约为0.2Ω);电压表V(量程0.6V,内阻);滑动变阻器(阻值0~5Ω,额定电流1.5A);滑动变阻器(阻值,额定电流0.1A);电阻箱(最大阻值为9999.9Ω);直流电源(电动势,内阻不计)
(1)为得到该小灯泡的一条完整伏安特性曲线,需要把电压表V的量程扩大到3V,应将电压表V与电阻箱串联,并将电阻箱的阻值调为______Ω。
(2)实验小组设计如图甲所示的电路原理图,为减小实验误差且便于调节电路,电流表应选______(选填“”或“”);滑动变阻器应选______(选填“”或“”)。
(3)根据所选的器材,请在图甲中将电路图补充完整。
(4)调节滑动变阻器,记录多组电流表的示数I、电压表的示数U,并绘制出如图乙所示的图像,则当电流表示数为0.40A时,小灯泡的电功率为______W。(计算结果保留2位有效数字)
13.在做“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实验时,所用器材有:电动势为6V的电源,额定电压为2.5V的小灯泡,以及符合实验要求的滑动变阻器、电表、开关和导线.要求能测出尽可能多组数据,如图1所示是没有连接完的实物电路。(已连接好的导线有a、b、c、d、e、f六根)
(1)本实验中,滑动变阻器应选用______连接方式(填“分压式”或“限流式”)
(2)实验过程中要求小灯泡两端电压从零开始调节,且为减小系统误差使用电流表外接法进行测量,应选择如图中哪一个电路图进行实验______。
A.B.C.D.
(3)请你用笔画线代替导线,将实物电路连接完整______。
(4)正确连接电路后闭合开关,移动滑片P到某处,电压表的示数为2.2V,在要测量小灯泡的额定功率,应将滑片P向______端滑动(选填“左”或“右”)
(5)通过移动滑片P。分别记下了多组对应的电压表和电流表示数。并绘制成了如图2所示的U-I图线,根据U-I图线提供的信息,可计算出小灯泡的额定功率为______W。
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试卷第11页,共12页
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《11.3 滑动变阻器的接法选择问题﹣人教版必修三重难点突破》参考答案
1. R1 2500 1mA
【详解】(1)[1]调节电阻箱时需要滑动变阻器上的分压保持不变,需要电压表的电阻远大于变阻器的电阻,故变阻器选阻值小的,故选滑动变阻器R1;
(2)[2]实物图连接如图所示
(3)[3]电压表和电阻箱整体分压不变,故
代入数据
解得
(4)[4]该表头的满刻度电流为
2. b 右 5.0 3.0 C
【详解】(1)[1]由于待测电压表的内阻远大于滑动变阻器的最大量程,所以滑动变阻器采用分压式,更合理的是电路图为图b;
(2)[2]滑动变阻器采用分压式,按图(b)连接电路如图所示
(3)[3]闭合开关S前应先将滑动变阻器的滑片调到右端,使通过待测电压表两端的电压为零,保护电路;
(5)[4][5]根据电路结构特点和欧姆定律则有
整理可得
图线的斜率为
则有
图线的纵截距为
则有
(6)[6]由于电阻箱与电压表V1并联,再与电压表V2串联,在电阻箱阻值调小,电压表V1的示数不变的情况下,根据分压原理可知电压表V2的示数增大,滑动变阻器的滑片一定向左移;若先向左移滑动变阻器的滑片,电压表V1的示数会大于0.250V,电压表V1的指针超出量程位置,所以先调小电阻箱阻值,再向左移变阻器滑片,故C正确,A、B、D错误;
故选C。
3.(1)B
(2) ① ④
(3)不正确,理由见解析
【详解】(1)采用“限流电路”测量约为10Ω的电阻时,滑动变阻器作为限流元件;若阻值过小,调节滑动变阻器的滑动片时,电流变化不明显;若阻值过大,不方便调节滑动变阻器的滑动片,当滑动变阻器的滑动片有微小变化,电路的电流就会有显著变化;滑动变阻器的阻值与待测电阻相当,既能起到限流作用,又方便调节,故AC错误,B正确。
故选B。
(2)[1]分析图(e)可知,图线①的电压调节范围约为0~2V,为了使电压U调节范围尽量大些,则最应排除的是图线①;
[2]图线④在时,出现了明显的弯曲,使电压U随滑动变阻器滑片移动趋于均匀变化,则最应排除图线④;
(3)他的观点不正确;根据上述(2)分析可知,当RM=1Ω时,电压调节范围最小,用“分压电路”测量电阻时,滑动变阻器的最大阻值Rm并不是越小越好;因此当滑动变阻器最大阻值过小时,电压调节范围会过小。
4. 、、 1.50/1.48/1.49/1.51 II 小于
【详解】(1)[1]根据电路图可知实物连接如图所示
可知还需要连线。
(2)[2]量程为的电压表分度值为,则图3所示电压表的示数为。
(3)[3]假设部分的电阻为,分别与和并联再与部分的电阻串联;由于相同的与并联后的电阻较与并联后的电阻大,则根据闭合电路欧姆定律可知,滑片在相同位置下,负载电阻越大,其两端电压越大;即在相同横坐标下,负载时的电压表示数大于负载时的电压表示数,由于负载对应的分压特性曲线为图4中的“”,则负载对应的分压特性曲线对应图4中的“”;
[4]由上述分析可知,对于不同的负载电阻,调节滑动变阻器触头时,负载两端的电压变化规律不同,当负载电阻小于滑动变阻器最大阻值时,负载电阻两端电压随滑动触头的变化而迅速变化;当负载电阻大于滑动变阻器最大阻值时,负载电阻两端电压随滑动触头的变化而更加平稳变化,从而获得更多的实验数据,所以在保证电路安全的情况下,滑动变阻器最大阻值的选择依据是小于。
5.(1) +插孔 欧姆调零 5/5.0
(2)ACDFG
(3) 偏小 分压式
(4)电流增大,电阻丝温度升高,电阻率变大,阻值变大
【详解】(1)[1]用多用电表粗测电阻,所用电表的红表笔应该插入电表的“+插孔”;
[2][3]选用多用电表“×10”倍率的欧姆挡测量其阻值时,发现指针偏转角度太大,说明此时所测电阻较小,所以应换小倍率进行测量,即应换用“×1”倍率的欧姆挡;接着进行欧姆调零;
[4]测量电阻为
(2)根据实验原理可知,测量电阻需要电池组、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线,由于电路中的最大电流约为
因此电流表应选C,由于电池组的电动势为3V,因此电压表应选D,由于电路中的电压从零开始变化,滑动变阻器应用分压式接入电路,所以应选阻值较小的便于操作,即选F,则器材中应选用的是ACDFG。
(3)[1]电流表采用外接法,由于电压表的分流作用,所测电流偏大,由可得,所测电阻阻值偏小;
[2]电路中滑动变阻器采用的是分压式接法。
(4)图中MN段向上弯曲的主要原因是:随电阻丝中的电流增大,温度升高,电阻率增大,电阻值增大。
6. 5.694/5.695/5.696 11.4 ×1K 欧姆调0 15K C E F 内接 分压式 e
【详解】(1)[1]螺旋测微器读数为5.5mm+0.01×19.5mm=5.695mm(5.694mm~5.696mm均可以)。
[2]游标卡尺读数为11mm+0.1×4mm=11.4mm。
(2)[3]指针偏转角度太小,说明欧姆挡读数太大,由多用电表的电阻刻度特点可知,为了使读数准确,指针要摆到表盘中央附近,使读数变小,则要把倍率换成×1k。
[4]由题意知,将两表笔短接,进行欧姆调零,所以调节“欧姆调零”旋钮。
[5]电阻读数为15×1kΩ=15kΩ=15000Ω。
(3)[6]因为电源电动势为15V,因此电压表选择量程大的C。
[7]由欧姆定律得
可知电流表应选择量程小的E。
[8]因待测电阻约15KΩ,滑动变阻器R2最大阻值1000Ω,阻值相对于待测电阻太小不适合限流,为尽量提高测量精度,因此选择滑动变阻器R1进行分压,故选F。
(4)[9]因
故电流表选择“内接”法。
[10]由[8]分析可知滑动变阻器接成“分压式”。
(5)[11]由(3)(4)分析可知,实验电路如图所示
[12]实物连线图如图所示
(6)[13]闭合开关前,为使电压表分压为0,由滑动变阻器分压式连接方式可知,应将滑片移到“e”端。
(7)[14]由
及
联立解得
7. c B C 13kΩ 26
【详解】(1)[1]电流表的指针偏转变化明显,说明电压表的分压作用较明显,待测电阻的阻值与电压表内阻相当,为较大电阻,应采用电流表内接法,应将电压表接头接在c点。
(2)[2][3][4]结合电源电动势3V可知,电压表应选量程3V的,即C,结合待测电阻的阻值可估算最大电流约为0.2mA,故电流表应选量程200的,即B,电路如图所示
(3)[5]图线斜率表示电阻,可得
(4)[6]据电阻定律可得
带入数据解得
8.(1) A
(2)5. 00(4.98~5.03)
(3) 1. 25(1.24~ 1.26) 0.980(0.950~1.03)
【详解】(1)根据伏安特性曲线,随着温度升高,图像上的点与原点连线的斜率越来越小,表明电阻越来越大。选项A正确。
(2)从图像中读出2.5V时对应的电流约为2.0A,所以此时功率约为P=UI≈5.00W
(3)[1]由实验数据可知定值电阻R0的分压应为1.50V,再由图1读出当小灯泡两端电压为1.20V时,流过灯泡的电流为1.20A,也就是流过定值电阻的电流为1.20A,所以
[2]在图1中根据,画出定值电阻的I-U图像,发现I=1.0A时,,此时,;所以此时小灯泡功率为。
9. 10 电池 图线不应画为直线;横坐标的标度不恰当
【详解】探究小灯泡的电功率P和电压U的关系,测量小灯泡的电压U和电流I应从零开始,采用分压电路。
(2)根据热功率得小灯泡的电阻为
当变阻器的输出电压最大时,通过小灯泡的电流为额定电流
滑动变阻器的最大阻值为10Ω,根据并联电路电流和电阻成反比,设通过滑动变阻器的电流
所以通过电源的电流为
设电源电动势为,内阻为,根据闭合电路欧姆定律
解得
电路中的电阻R1应选的定值电阻。
(3)先拆除电池两端的导线,再拆其他导线最安全。电学实验中都要先断电,再拆线。
(4)随着电压升高,小灯泡电阻会增大,图线不应为直线,横坐标的标度不恰当。
10. A; E; AC; 2.20; 0.500;
【分析】(1)保护电阻为防止电路短路造成的危害,保护电阻阻值不宜过大。
(2)根据电路故障现象判断电路故障原因。
(3)根据坐标系内描出的点,作出电源的U-I图象,图象与纵轴交点的坐标值是电源的电动势,图象斜率的绝对值是电源内阻。
【详解】(1)为保护电路安全,保护电阻选择A即可,如果选B,由于B的阻值较大,电路电流太小,不易于电表读数。滑动变阻器选择阻值较小的E即可;
(2)如果b、c间断路,电路断路,电流表示数为零,电压表与电源两极相连,电压表示数接近电源电动势,符合题意,故A正确;如果a、b间某点电阻丝断路,在从a向b移动滑片的整个过程中,滑片在断点一侧时电路是通路,滑片在断点另一侧时电路是断路,电压表示数会变化,不符合题意,故B错误;如果P与电阻丝未接通,电路断路,电流表示数为零,电压表与电源两极相连,电压表示数接近电源电动势,符合题意,故C正确;如果保护电阻断路,电路断路,电流表示数为零,电压表与电源两极不能相连,电压表示数为零,不符合题意,故D错误;故选AC。
(3)根据坐标系内描出的点作出电源的U-I图象,图象如图所示;
由图象可知,图象与纵轴的交点坐标值是2.20,则电源电动势E=2.20V,
图象斜率的绝对值:,则电源内阻:r=k-R1=1.5-1=0.500Ω。
【点睛】应用图象法处理实验数据是常用的实验数据处理方法,要掌握描点法作图的方法,知道电源的U-I图象交点坐标与斜率的物理意义即可求出电源电动势与内阻。
11. B E 如图所示:
1.48 2.47
【详解】第一空.一节干电池电动势约为1.5V,电压表应选择B,
第二空.为方便实验操作,调节滑动变阻器时示数变化明显,滑动变阻器应选择E;
第三空.根据图示电路图连接实物电路图,实物电路图如图所示:
第四空第五空.由图示电源U﹣I图象可知,电源电动势:,电源内阻:;
12.(1)6000
(2)
(3)
(4)0.38/0.39/0.40/0.41/0.42
【详解】(1)为了将电压表V的量程扩大到3V,应将电压表V与电阻箱串联,并将电阻箱的阻值调为
(2)[1][2]待测小灯泡的额定电流为0.6A,电阻约为5Ω,因此电流表选,为了便于调节,滑动变阻器选择。
(3)为得到该小灯泡的一条完整伏安特性曲线,采用分压式接法,由于改装后电压表的内阻远远大于小灯泡的内阻,因此采用安培表外接法,实验电路图如图所示。
(4)由题图乙可得当电流表示数为0.40A时,电压表的示数为0.20V,此时小灯泡两端的电压为1.0V,因此小灯泡的功率为P=IU=0.40W。
13. 分压法 A 见解析 右 0.5W
【详解】(1)[1]由于要求能测出尽可能多的数据,因此滑动变阻器采用分压式连接方式;
(2)[2] 由于小灯泡两端电压从零开始调节,因此滑动变阻器采用分压式接法;而灯泡电阻较小,采用电流表外接。
故选A。
(3)[3]电路连接如图所示
(4)[4]由于小灯泡与滑动变阻器左半部分并联,当滑动变阻器滑片向右滑动时,左半部分分得的电压升高,小灯泡两端电压升高,才会达到额定电压。
(5)由于小灯泡的额定电压为2.5V,从图像中可知对应的电流为0.2A,因此额定功率
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