初中物理苏科版九年级全册第十四章 欧姆定律3 欧姆定律课堂检测
展开14.4 欧姆定律的应用(实验探究题)
1.(2018•淄博)请将电源、电流表,电压表三个元件的符号填入下图电路的虚线框内,并将电路补充完整。要求:开关S闭合后,电流方向如图所示,移动滑动变阻器的滑片P,小灯泡L变亮时,电压表的示数变小。
2.(2018•柳州)小梅测量额定电压为2.5V的小灯泡在不同电压下工作时的电阻,所用电源电压恒为4.5V,她设计的电路如图甲所示。
(1)小梅记录了小灯泡在不同电压下工作时的电流,当小灯泡两端电压为 V时,小灯泡正常发光,此时电流表示数如图乙所示,读出电流为 A,此时小灯泡电阻为 Ω(结果保留一位小数)。
(2)实验中小梅发现,不管怎么样移动滑动变阻器的滑片,都无法使小灯泡两端电压足够小。于是她向老师请教,老师告诉她在原来的电路图上增加一条导线即可,如图丙中a所示。请你用笔在图丁中将增加的导线a补画上去。
(3)小梅发现用图丙的电路可以使小灯泡两端电压的变化范围为 V到4.5V,为保证电路安全,闭合开关前要将滑动变阻器的滑片置于 端(选填“左”或“右”)。
(4)小梅用丙的电路测出了不同电压下小灯泡的工作电流,并作出小灯泡的U﹣I图线如图戊所示,由图可知小灯泡的电阻是 (选填“变化”或“不变化”)。小梅注意到电压在0.5V﹣2.5V变化时,U﹣I图线几乎是一条直线,她认为在这个电压范围内小灯泡的电阻是不变的。你赞同谁的观点?(请回答并说明理由) 。
3.(2018•宁夏)如图所示,小明进行“伏安法测量电阻”的实验:
(1)请帮助小明根据电路图甲将实物电路乙连接完整(导线不能交叉)
(2)电路连接好后,当小明准备闭合开关开始实验时,滑动变阻器的滑片应该滑到 (选填“A”或“B”)端。
(3)小明闭合开关,并调节滑动变阻器,发现电流表没有示数,但电压表有示数且无变化,则电路原因可能是 。
(4)小明排除故障后,调节滑动变阻器,当电压表读数为2.6V时,电流表的示数如图丙所示,则该定值电阻的阻值是 。
(5)小明还想探究电流与电阻的关系,请你帮助小明设计数据记录表格。
4.(2018•铜仁市)小宇在测电阻Rx阻值的实验中,设计出了如图甲所示的电路图,图乙是未连接完整的实物图。
(1)根据图甲所示的电路图,用笔划线代替导线,将图乙所示的实物图连接完整。
(2)连接完整后,闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应向 (填“a”或“b”)端移动。
(3)将滑片P移动到某一位置时,分别读出两表的示数为U和I,写出Rx的数学表达式:Rx= 。
(4)实验中进行多次测量并求平均值的目的是: 。
(5)该实验装置还可以测量Rx的 。
5.(2018•常州)(一)小明发现:漆黑夜间上洗手间,很难摸到墙上开关,于是动手自制夜间照明电路。
器材:6V新蓄电池、规格为“2.5V0.5A”的新灯泡L、定值电阻R0、开关S、导线若干。
(1)请在图甲中以笔画线代替导线完成电路连接。要求:夜晚闭合开关S,电压表显示电源电压,灯泡正常发光;白天断开开关S,电压表指针指零,灯泡熄灭。
(2)定值电阻R0= Ω
(3)灯泡的规格也可标记为“2.5V W”
(二)数月后,小明发现:闭合开关S,灯泡发光,亮度有所下降
小明猜想:可能是长期使用,蓄电池用旧了导致电源的输出电压有所降低
(4)闭合开关,如图乙所示,电压表显示旧蓄电池的输出电压为 V
小明还猜想:可能是长期使用,灯泡自身发生了变化。因为他发现灯泡玻璃壳内壁发黑。
(5)灯泡玻璃壳内壁发黑是由于钨丝发生
A.先升华后凝华 B.先汽化后液化 C.先熔化后凝固 D.先升华后凝固
(三)小明用该旧蓄电池探究、绘制旧灯泡的I﹣U图象
(6)请在图丙中以笔画线代替导线完成电路连接,要求:闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应置于A端。
(7)请根据图丁将实验⑥的电流表示数填入表格。
实验序号
①
②
③
④
⑤
⑥
U/V
0
0.5
1
1.5
2
2.5
I/A
0
0.18
0.28
0.34
0.38
(8)请在图戊中画出旧灯泡的I﹣U图象
(9)小明发现旧灯泡的I﹣U图象不是正比例函数图象,原因是: 。
由第⑥组数据可知,长时间使用后,同样在2.5V额定电压下,旧灯泡的电阻 (大于/等于/小于)新灯泡的电阻。
6.(2018•南通)小明和小虎设计如图甲所示的电路测量未知电阻Rx的阻值。实验器材有:电源(电压4.5V)、滑动变阻器R(0~20Ω)、电阻箱R0(0﹣999.9Ω)、电流表、单刀双掷开关及导线若干。
(1)请根据图甲所示的电路,在图乙中用笔画线代替导线将实物图连接完整。
(2)小明将S拨至“1”,调节滑动变阻器的滑片至某一位置,电流表示数为0.36A.再将S拨至“2”,调节电阻箱,使电流表示数为 A,此时电阻箱的示数如图丙所示,则待测电阻的阻值Rx= Ω。
(3)把电阻箱的阻值从10.0Ω调到丙图所示的阻值时,小虎想先把“×10”档从1调到0,再调“×1”档。你认为他的想法是否妥当?答: (选填“是”或“否”),理由是: 。
(4)测量结束断开开关后,应首先拆除 (选填“电源”或“电流表”)两端导线。
7.(2018•毕节市)小刚同学在做“用伏安法测量某定值电阻R阻值”的实验中将电路图连接成如图甲所示电路。
(1)连接电路时,开关必须是 ,滑动变阻器滑片置于 端(选填“C”或“D”)。
(2)实验中,移动滑片,电流表无示数,电压表有较大示数且无明显变化,经检查是导线连接问题,请你用笔画线代替导线将图甲电路连接完整。
(3)电路连接正确后,当电压表的示数如图乙所示,电流表的示数如图丙所示,则通过定值电阻的电流大小为 A.它的阻值是 Ω,通常情况下要进行多次测量,其目的是为了 。
(4)另一位同学选择了一个标准的电阻箱(元件符号),若干开关、干电池及导线和一个电流表(电流表量程足够大)来测量定值电阻R的阻值,请你帮他在方框内设计完整的电路图(画出一种即可)。
8.(2018•益阳)用甲图测小灯泡电阻。灯泡正常发光的电压为2.5V。
(1)当小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示,此时电流表的示数为 A,小灯泡的电阻为 Ω;
(2)若闭合开关,电流表和电压表的指针都发生偏转,而小灯泡不亮。其可能原因是 (说出一种即可);
(3)若一个电表发生故障,但有已知的定值电阻R0可提供的情况下,下列电路中不能测出小灯泡电阻的是 。
9.(2018•株洲)利用图甲测量电源电压和定值电阻。电压表V1、V2的示数分别为U1、U2。
(1)根据图甲在图乙中将电压表V2连入电路。
(2)U2和U1的关系式为 。(用电源电压U、定值电阻R1和R2表示)
(3)某同学根据实验数据,画出U2与U1的关系图线如图丙所示。已知R1=10Ω,则电源电压U= V,R2= Ω。
10.(2018•徐州)小明和小华分别用“伏安法”测量定值电阻的阻值。
(1)小明实验的电路如图甲所示,请用笔画线代替导线把电路连接完整。
(2)小明第1次测量时,电压表示数如图乙所示,则电压为 V。
(3)小明测量的数据如表一所示,则定值电阻的阻值为 Ω。
表一
实验次数
1
2
3
电压U/V
2.0
2.5
电流I/A
0.30
0.41
0.52
表二
实验次数
1
2
3
电压U/V
1.5
2.0
2.5
电流I/A
0.30
0.20
0.10
(4)小华测量的数据如表二所示,则小华实验中存在的问题可能是: 。
11.(2018•赤峰)图甲是测量标有“2.5V”小灯泡电阻的实验。
(1)用笔画线代替导线,把实物图连接完整。
(2)电路图连接完整后,闭合开关,发现小灯泡不发光,电压表有示数,电流表无示数,原因是小灯泡 (选填“短路”、“断路”)。
(3)更换小灯泡后,调节滑动变阻器,让小灯泡两端电压逐次下调,测得数据如下表,第2次电压表的示数,如图乙所示,读出数据填入表中相应空白处。
实验序号
1
2
3
4
5
电压U/V
2.5
1.7
1.3
0.9
电流I/A
0.28
0.25
0.24
0.21
0.19
算出的电阻R/Ω
(4)根据表中电压和电流数据计算出第2次的电阻值填入表中。
(5)分析表中数据,得出结论:灯丝电阻值随 降低而减小。
12.(2018•绥化)甲图是实验小组用伏安法测未知电阻Rx的实物电路,电源电压未知但恒定,已知滑动变阻器的最大阻值为R.(电阻均不受温度影响)
(1)在甲图中找出连接错误的一根导线,并在导线上画“×”,用笔画线代替导线将实物图连接正确。(所画的导线要用实线,不可用虚线,导线不能交叉)
(2)连接电路时开关应 ,滑动变阻器的滑片应位于 (选填“左”或“右”)端;
(3)该实验的原理是 。
(4)在实验操作中,发现电流表已损坏,电压表完好,于是小组的同学设计了如乙图所示的电路图也完成了实验。请你帮助他们把以下实验步骤填写完整:
①闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片,当滑片位于最左端时,读出此时电压表的示数,记为U1;
②再 ,读出此时电压表的示数,记为U2;
③则未知电阻Rx= 。
13.(2018•长春)小明要测量额定电压为2.5V的小灯泡正常发光时的电阻,连接的电路如图甲所示。
(1)要用电压表测量小灯泡两端的电压,电路中有一处导线连接错误,请在错误的导线上打“×”,并用笔画线代替导线将电路连接正确。
(2)实验过程中,当电压表示数为2.1V时,电流表示数如图乙所示,为使小灯泡正常发光,应将滑动变阻器的滑片向 移动,当电压表示数为2.5V时电流表的指针在图乙指针的位置上偏转了一个小格,则灯丝的电阻约为 Ω(结果保留一位小数)。
14.(2018•齐齐哈尔)阅读下列材料,并回答问题。
在伏安法测电阻的实验中,可以有以下两种测量方法,分别叫内接法和外接法。如图所示,分别为实验电路的一部分。电流表与电压表都有电阻,它们的电阻叫内阻,电流表的内阻非常小,约为RA=0.05Ω,所以在电学实验中,它的内阻常常忽略不计;电压表的内阻非常大,约为RV=10kΩ,连入电路中通过的电流很小,所以在电学实验中通过它的电流常常忽略不计。但在实际测量中这些忽略不计的物理量却使测量结果产生误差。
博涵同学带领创新实验小组,仔细阅读上述材料后,购买了两个定值电阻并向物理老师借来所需器材进行了测量,两个定值电阻的阻值分别为R1=5Ω,R2=20kΩ,小组同学们为了减小实验误差,选择恰当的方法进行了合作探究,分别测出了两个电阻的阻值。
若你也做为博涵创新实验小组的一员,在测量R1=5Ω的阻值时,请你回答:
(1)此实验中你们选择的恰当方法是 (选填字母)
A.内接法 B.外接法
(2)用你们选择的方法测得的电阻值比真实值 (选填“偏大”或“偏小”)
(3)请根据欧姆定律解释测量结果偏大或偏小的原因。
15.(2018•河南)小芳利用图甲所示的电路测量未知电阻Rx的阻值,阻值大约为5Ω
(1)请你根据电路图,用笔画线代替导线,在图乙中完成实验电路的连接。
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片置于 端(选填“A”或“B”)。
(3)闭合开关,发现电压表和电流表均无示数。小芳利用另一只完好的电压表进行检测,把电压表分别接在a、b之间和b、c之间,电压表均有示数;接在a、c之间,电压表无示数。如果电路连接完好,只有一个元件有故障,该故障是 。
(4)排除故障后,调节滑动变阻器,记录多组数据。画出了待测电阻Rx的I﹣U图象,如图丙所示。由图象可得Rx= Ω。
(5)小芳又设计了一种方案,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 时,电流表读数为Il;
②当开关S1、S2都闭合时,电流表读数为I2;
③待测电阻Rx= 。(用已知和测出的物理量符号表示)
16.(2018•山西)小亮同学用伏安法测量一个定值电阻R0的阻值。实验器材有:待测定值电阻R0(约10Ω)、电压表、电流表、滑动变阻器(20Ω 1A)、开关、电源(电压恒定)各一个,导线若干。
(1)该实验的原理是
(2)如图甲所示,是小亮连接的部分电路,请用笔画线代替导线,在图中将电路连接完整。要求:当滑动变阻器滑片向右移动时,电路中的电流变大。
(3)请你为实验需要测量和计算的物理量,设计一个实验数据记录表格。
(4)闭合开关后,发现电压表的示数约为电源电压,调节滑动变阻器的滑片,电压表示数无明显变化,电流表示数为零,造成该故障的可能原因是 。
(5)排除故障,通过实验测出了两组数据后,电压表突然坏了。请你利用现有器材,帮助他设计电路,再测一次该定值电阻的阻值,并在图乙虚线框内画出你设计的电路图。
17.(2018•福建)用“伏安法”测量电阻Rx的阻值,提供的实验器材有:待测电阻Rx、两节于电池、电流表、电压表、滑动变阻器、开关及若干导线
(1)根据图甲的电路图,用笔断线代替导线将图乙中的实物图连接完整。
(2)闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,电压表示数较大且几乎不变,电流表示数始终为零,电路故障可能是 。
(3)排除故障后,测得多组实验数据。各组数据对应的点已描在图丙中,请在图中画出Rx的l﹣U图线。由图可得Rx= Ω.(结果保留一位小数)
(4)电流表的电阻虽然很小,但也会影响本实验中R的测量结果。用图丁的电路进行测量可消除这个影响,
R0为定值电阻。实验步骤如下:
①按照图丁的电路图连接电路,将滑动变阻器的滑片置于最大阻值处;
②闭合开关S1,S2,移动滑动变阻器滑片,读出电压表的示数U1和电流表的示数I1,
③ ,移动滑动变阻器滑片,读出电压表的示数U2和电流表的示数I2;
④可得待测电阻Rx= (用U1、I1、U2和I2表示)
18.(2018•成都)某科技小组同学发现实验室有一只标有“XkΩ”的电阻(X为模糊不清的一个数字),为了测出这只电阻的阻值,他们进行了如下探究:
(1)首先设计的实验电路如图1所示,使用的器材有:两节新干电池、待测电阻RX、电压表V (0〜3V、0〜15V量程)、电流表A(0〜0.6A、0〜3A量程)、滑动变阻器(标有“50Ω 1A”)、开关、导线若干。实验后发现,该方案无法测出电阻Rx的值,其主要原因是 。
(2)经讨论后他们利用原有器材并补充适当的器材,重新设计测量电阻Rx的实验方案。小李设计的电路图如图2所示,其中定值电阻R0=2kΩ.他连接电路后,闭合S1,断开S2,想先测出电源电压,但读出电压表示数U=2V,与两节干电池能提供的电压相差很大。请教老师后才知道,电压表相当于一个能显示自身两端电压的定值电阻。则根据小李的测量数据和电源电压(取3V),可估算出电压表自身的电阻为 kΩ。
(3)小组其他同学设计的实验电路如图所示,在电源电压恒定且已测出的条件下,能先测出电压表自身电阻后,再测出Rx阻值的电路是 。
(4)他们选择正确方案测出Rx的阻值后,又有同学提出,应该通过多次测量求平均值来减小误差。在正确方案的基础上,通过下列操作,能实现多次测量Rx阻值的是 。
A.改变电源电压 B.将R0换成50Ω的定值电阻 C.将电压表换成“0〜0.6A”的电流表
19.(2018•广西)在测量小灯泡的电阻的实验中,小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)为了测量更精确。电压表应选择的量程是0﹣ (选填“3”或“15”)V。
(2)小明按图甲连接好电路后,闭合开关,无论怎样移动滑动变阻器的滑片,发现小灯泡都不亮,电流表有示数,电压表无示数。则故障原因可能是小灯泡 (选填“短路”或“断路”)
(3)排除故障后,调节滑动变阻器滑片使电压表示数为2.5V,此时电流表的示数如图乙所示,为 A。
(4)接着调节滑动变阻器滑片,让电压逐次下调,使灯丝温度不断降低,小灯泡变暗直至完全不发光,测量数据如下表所示。
实验次数
1
2
3
4
5
6
7
电压U/V
2.5
2.1
1.7
1.3
0.9
0.5
0.1
电流I/A
0.26
0.24
0.21
0.19
0.16
0.05
综合分析可知,实验中滑动变阻器的滑片逐渐向 (选填“左”或“右“)端滑动:随着灯丝温度降低,小灯泡的电阻值变 (选填“大”或“小”)。
(5)小明还设计了如图丙所示的电路,测出另一小灯泡的额定功率。已知滑动变阳器R1的最大阻值为R0,小灯泡的额定电压为U额.请完成下列实验步骤:
①闭合开关S,S1,调节R1的滑片,使电压表的示数为U额;
②接着 ;
③调节R1的滑片调至最左端,记下电压表示数U1;将R1的滑片调至最右端,记下电压表示数为U2,小灯泡额定功率的表达式:P= (用R0、U额,U1、U2表示)
20.(2018•海南)在“测量小灯泡电阻”实验中,小灯泡的额定电压U=2.5V。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整。
(2)闭合开关后,发现电流表指针如图乙所示,其原因是 。
(3)排除故障后,闭合开关,移动滑片P使电压表示数为2.5V,电流表示数如图丙所示I= A,则小灯泡的电阻R= Ω。
(4)如图丁所示,是小华同学利用图甲电路做实验时,测绘出的小灯泡的电流随电压变化的关系图象。在图甲电路中,电源电压U=4.5V保持不变,当滑动变阻器取值Rp=10Ω时,小灯泡电阻值为RL= Ω(保留两位小数点)
21.(2018•襄阳)在“伏安法测电阻”的实验中,电源电压U恒定不变。某同学连接了如图所示部分电路。
(1)用笔画线代替导线完成图甲电路连接;
(2)电路连接后,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应该滑到 (填“左”或“右”)端;
(3)某次测量时,电压表的示数为1.5V,电流表的示数如图乙所示,此时小灯泡灯丝的电阻值为 Ω;
(4)某小组的同学分别读取电压表和电流表的示数为U1、I1,结果发现他们实验时误将电压表与滑动变阻器并联,但也能算出电阻的阻值,其表达式为 。
22.(2018•荆门)现有两节新的干电池、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线若干。在利用“伏安法”测量定值电阻R1阻值的实验中:
(1)请你按图甲所示的电路图,以笔画划线代替导线,将图乙中的电路连接完整。
(2)实验前为了保护电路,滑动变阻器的滑片应置于 端(选填“A”或“B“);
(3)闭合开关,无论怎样移动滑片P,发现电流表始终无示数,电压表有示数,其原因可能是 (填符号)
A.滑动变阻器断路 B.Rx断路 C.Rx短路
(4)排除故障后,当电压表示数为2.7V时,电流表示数如图丙所示,则通过Rx的电流大小为 。它的阻值是 Ω。
(5)本实验要多次测量取平均值,是为了 。
23.(2018•邵阳)有一实验小组用伏安法测量小灯泡的电阻,电源电压为3V,待测小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)请用笔画线代替导线,完成如图甲实物电路的连接。(要求:连线不要有交叉)
〔2)检查电路连接无误后,闭合开关,灯泡不亮,电压表有示数,电流表示数为零导致这一现象的原因可能是 (选填序号)
A.电压表断路 B.小灯泡断路 C.滑动变阻器断路 D.电压表短路
〔3)故障排除后,闭合开关,当滑动变阻器滑片P移到某一位置时,电压表示数如图乙所示,要测量小灯泡正常发光时的电阻,应将滑动变阻器的滑片向 移。(选填“左”或“右”)
(4)通过移动滑动变阻器滑片P记录了多组数据,并作出了如图丙所示的Ⅰ﹣U图象。由图可知小灯泡正常发光时的电阻为 Ω。
24.(2018•孝感)某校学习小组想用不同方法测量未知电阻Rx的阻值,他们分成甲、乙两组分别进行实验:
(1)甲组设计了如图甲所示的电路图;
①请用笔画线代替导线将实物电路图乙连接完整(要求滑片P向左滑动时电路中的电流变大);
②连接好电路后在开关闭合前,滑动变阻器的滑片P应滑至最 端(选填“左”或“右”)闭合开关s,将滑动变阻器的滑片P滑至某一位置后,此时电压表的示数记为U,电流表的示数记为I,则待测电阻Rx= (用题中给的字母表示)。
(2)乙小组设计实验电路图如图丙所示(其中电阻R1=8Ω);
①根据电路图连接好电路,闭合开关S,发现电流表A1的示数为零、电流表A2的示数正常,若只有R1或Rx中的一处发生故障,则故障是 (选填“R1断路”“R1短路”“Rx断路”或“Rx短路”)
②故障排除后,闭合开关S得到电流表A2的示数I2=0.48A,电流表A1的示数如图丁所示,则I1= A;乙小组所测待测电阻Rx= Ω
25.(2018•青岛)用毫安表测电阻可以用如图甲所示的电路测量电阻,a、b为接线柱。已知电源电压恒为U,毫安表量程为Ig、内阻为Rg。
(1)用导线将a、b直接连起来,移动滑动变阻器R1的滑片P,使毫安表指针正好偏转到满刻度Ig,Ig处就可以标为“0欧”,此时变阻器接入电路中的阻值R1= 。
(2)保持变阻器R1接入电路中阻值不变,在a、b间接入被测电阻Rx,毫安表的读数Ⅰ与Rx的关系式为I= 。
(3)若U=1.5V,Ig=10mA,图乙毫安表的表盘上已经标出了0Ω的位置,请标出150Ω、1100Ω的位置。
26.(2018•乐山)在测量标准电压为3.8V的小灯泡电阻的实验中,电源电压恒为6V。
(1)小明连接如图甲所示的电路,准备闭合开关时,发现有接线错误。请你按要求在图将需改错的导线画“ד,并补画出正确的导线。
要求:闭合开关后,当滑动变阻器滑片向左移动时,电流表示数增大。
(2)电路完善后,调节滑动变阻器的滑片P,当电压表的示数为3.8V时,电流表示数如图乙所示,其示数为 A,此时小灯泡的电阻为 Ω.额定功率为 W.(保留小数点后两位)
(3)在提供的滑动变阻器中,分别有规格为A(5Ω 2A)、B(20Ω 1A)、C(100Ω 0.1A),则应选择 (选填“A“B”或“C“)。
(4)小明同学多次移动滑动变阻器的滑片P,记下多组对应的电压表和电流表的示数,并绘制成如图丙所示的图象,通过图象可以发现灯丝的电阻是变化的,这一现象表明:灯丝的电阻随温度的升高而 (选填:“增大”、“不变”、“减小”)。
27.(2018•绍兴)小敏用图甲所示电路来测定某定值电阻的阻值
实验次数
U/v
I/A
R/Ω
1
2.0
0.20
10.0
2
2.5
3
2.9
0.28
10.4
(1)闭合开关前,要将滑动变阻器滑片滑到 (选填“A”或“B”)端
(2)闭合开关后,发现只有一只电表的指针发生偏转,请结合图甲电路分析产生此现象的原因是 。
(3)排除故障后,进行三次实验,测得数据如上表。表中第二次实验的电流可从图乙中读取,根据这三次测得的数据求得此电阻的阻值为 欧(保留一位小数)
(4)下列实验电路图丙中,也能够得出定值电阻Rx阻值的电路有 。
28.(2018•泰安)某物理兴趣小组利用图甲所示实验电路图同时测量电源电压U0的大小和电阻Rx的阻值,电源电压U0约为2V~3V,Rx的阻值约为6Ω~7Ω.实验室提供如下器材:导线若干、开关、电流表(量程0~0.6A,0~3A)、电压表(量程0~3V,0~15V)、滑动变阻器R(最大阻值为30Ω)。请你思考完成下列问题:
(1)按照图甲用笔画线代替导线,连接好图乙中的实物图。
(2)用物理量U0、Rx、电流表的示数I写出表示电压表示数U大小的关系式:U= 。
(3)①正确连接电路后,闭合开关前应使滑动变阻器连入电路的阻值为 (选填“最大”或“零”);
②移动滑动变阻器的滑片,读出4组电流表和电压表示数,分别以电流表的示数I和电压表的示数U为横坐标和纵坐标,在坐标纸上描点,把这4个点连接起来大致为一条直线(并虚线延长到纵轴),如图丙所示。从图丙中信息可求得:电源电压U0= V,电阻Rx= Ω。
29.(2018•衡阳)某实验小组的同学用图甲所示的器材测量小灯泡的电阻。已知待测小灯泡额定电压为3.8V,小灯泡的额定功率估计在1.0W左右。
(1)连接电流表时应选用的量程是 (选填“0~0.6A”或“0~3A”)
(2)做出相应的电路图在图丙的虚线框内
(3)连接好电路后,调节滑动变阻器,使电流表、电压表的指针如图乙所示,求出此时小灯泡的阻值为 Ω
30.(2018•威海)小明想测量标有“2.5V”小灯泡的电阻,请解答下列问题:
(1)请用笔画线代替导线,将图中的实物电路连接完整。(导线不能交叉)
(2)连好电路后,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应处于最 端。(选填“左”或“右”)
(3)闭合开关后,发现电流表、电压表均有示数。但灯泡不亮,原因可能是 。
A.小灯泡断路 B.小灯泡短路
C.滑动变阻器断路 D.滑动变阻器接入电路的阻值过大
(4)调节滑动变阻器,测得实验数据如表所示:
实验次数
第1次
第2次
第3次
第4次
电压(V)
1.0
1.5
2.0
2.5
电流(A)
0.14
1.00
0.25
0.30
电阻(Ω)
在分析实验数据时,发现一个数据有明显的错误,这个数据是 ;若此错误是看错电表量程导致的,则该数据的正确值应是 。
(5)根据实验数据可知,小灯泡正常发光时的电阻是 Ω。
(6)实验完成后,分析数据发现,小灯泡电阻呈逐渐增大趋势,其原因可能是 。
31.(2017•达州)如图所示,小强和小冬设计了用“伏安法”测量未知电阻Rx的实验。
(1)图甲是实物电路图,请用笔画线代替导线将其连接完整。(要求滑片向右滑,电压表示数减小)
(2)闭合开关前应将滑动变阻器的滑片移到 端(填“A”或“B”)。
(3)闭合开关,当滑片移动到某位置时;电压表、电流表示数如图乙所示,则未知电阻Rx= Ω.实验中,为了减小误差,还需进行的操作是 。
(4)小强和小冬还设计了如图丙所示的测量电路:图(a) 所示电路中电源电压为1.5V,将M、N两个线头相接,调节滑动变阻器,使电流表指针指在0.6A处;保持滑动变阻器滑片位置不变,若在M、N之间接入另一未知电阻Ry,电流表示数如图(b)所示,则未知电阻Ry= Ω.若把此电流表A上各电流值改成对应的电阻值,你就可以把它改装成能测 的仪表。
32.(2017•遂宁)小洋用“伏安法”测未知电阻R的电阻值,他设计的电路图如图甲所示。
实验次数
1
2
3
电压/V
1.2
1.8
2.4
电流/A
0.36
0.5
(1)请用笔画线代替导线,将图乙中未完成的电路补充完整。(要求变阻器滑片向左移动时电流表示数变大)
(2)连接电路时,开关应处于 (选填“断开”或“闭合”)状态。闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移到最 (选填“左”或“右”)端的位置。
(3)连接好电路,闭合开关,发现电流表和电压表都有较小的示数,且无论怎样移动滑动变阻器的滑片,电流表和电压表的示数都不变。造成这一现象的原因可能是 。(选填字母)
A.电阻R断路 B.电阻R短路
C.滑动变阻器短路 D.滑动变阻器接了下面的两个接线柱
(4)小洋排除故障后,重新连接好电路进行实验,表格是他记录的实验数据,第一次实验中电流表的示数如图丙所示,其示数是 A.通过计算,该定值电阻的阻值约是 Ω.(计算结果保留一位小数)
33.(2017•湘潭)用图所示的电路图测量某电阻丝的电阻,电源电压为3V,滑动变阻器的最大阻值是20Ω。
次数
第1次
第2次
第3次
U/V
0.8
1.0
1.6
I/A
0.16
0.20
0.32
(1)连接电路时,开关应处于 (选填“闭合”或“断开”)状态。实验前,应将滑片P移到 端(选填“A”或“B”)。
(2)闭合开关,滑片P向右缓慢移动时,发现电流表示数逐渐增大,电压表示数始终为零,可能是电阻丝处发生了 (选填“短路”或“断路”)故障。
(3)故障排除后,调节滑片P的位置,读取了对应的电压、电流的数值,并记录在表中。由表可知,电阻丝的阻值是 Ω。
(4)为了测量“额定电压为3.8V,额定电流小于0.6A的小灯泡”的额定功率,除了将图中的电阻丝更换成小灯泡后外,还必须 (选填“增大”或“减小”)电源电压,并更换 (选填“电压表”或“电流表”)的量程。电路改进并正确操作,当电压表的示数为3.8V时,电流表的示数如图2所示,其示数为 A,则小灯泡的额定功率是 W。
34.(2018•巴彦淖尔)如图甲所示,灯泡L标有“6V 3W”的字样,电源电压及灯丝电阻保持不变,滑动变阻器最大阻值为100Ω,电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~15V.只闭合开关S、S2,移动滑片P的过程中,电流表示数与滑动变阻器连入电路的阻值变化关系如图乙所示,当滑片P在某一位置时,电流表的示数为I1,电压表示数为3V;只闭合开关S、S1,滑片P移动到另一位置时,电流表示数比I1减小了0.2A,滑动变阻器连入电路的阻值是定值电阻R0阻值的倍,求:
(1)灯泡正常工作时的电阻;
(2)电流表示数I1;
(3)电源电压;
(4)只闭合开关S、S1,在保证电流表、电压表和灯泡都安全的情况下,求滑动变阻器连入电路中的阻值变化范围。
35.(2018•兰州)如图甲所示,电阻R1的阻值为20Ω,滑动变阻器R2上标有“50Ω 2A”的字样,当滑动变阻器的滑片P移至a端时,闭合开关S,电流表的示数为0.3A。
(1)求电源电压U;
(2)若将一只电压表并联接入该电路(A和B)、(B和C)或(A和C)中的某一部分电路两端,调节滑动变阻器R2的滑片P,使电压表的指针指在图乙所示的位置,请指出电压表所有可能连接的位置,并求出滑动变阻器R2对应的电阻值。
36.(2018•广东)如图1所示,已知定值电阻R1的阻值为30Ω,闭合开关时整个电路正常工作,两电流表的指针都在同一位置,示数如图2所示。(设电源电压保持不变),求:
(1)电源电压U是多少?
(2)通过定值电阻R2的电流是多少?
(3)现用一个未知阻值的定值电阻Rx替换电阻R1或R2,替换后只有一个电流表的示数发生了变化,请判断Rx替换的是电阻R1或R2。
(4)此时替换后电流表示数减少了0.3A,求未知电阻Rx的阻值。
37.(2018•恩施州)如图,图a为测量体重的电子秤原理图,它主要由三部分构成:踏板和压力杠杆ABO,压力传感器,电流表A(量程为0﹣0.1A.转换刻度后可以显示体童大小)。其中AO:BO=5:1,已知压力传感器的电阻R与所受压力F变化的关系如图b所示。设踏板和杠杆组件的质量可以忽略不计,电源电压恒为3V,取g=10N/kg。计算
(1)如果某人站在该秤踏板上时,电流表的示数为12mA,这个人的体重是多少kg?
(2)该秤能显示的最大体重值是多少kg?
38.(2018•呼和浩特)体感器的可以把力学物理量转化成电学信号,然后通过相互之间的函数关系,直接引用力的大小。测量压力大小的压力传感器,工作原理如图所示,其中M、N均为绝缘材料,M、N间有可收缩的导线(电阻大小不计),弹簧上端和滑动变阻器R2的滑片P固定在一起,电源电压恒为12V,已知压力F的大小与R2的阻值大小成正比例关系。闭合开关S,压力F0=0时,滑片P在最上端;压力F1=1N时,电流表示数为1A,电压示数为3V,当滑片P滑至最下端时,电压表示数为7.5V.求:
(1)定值电阻R1的大小;压力F1与R2阻值之比k;
(2)当滑片P滑至最下端时,压力F2的大小;
(3)压力F的大小与电压表示数之间的函数关系表达式。
39.(2018•娄底)如图甲是测量高于湖水警戒水位装置的原理图。长方体形绝缘容器A内部左右两面插有竖直薄金属板并与电路连接,底部有一小孔与湖水相通,且容器底面与警戒水位相平。已知电源电压恒为6V,小灯泡标有“2V 2W”字样(灯丝电阻不变)。两金属板间的湖水电阻R与x的关系如图乙所示(x为容器内水柱高度h的倒数,即x=)。求:
(1)小灯泡的电阻。
(2)湖水水位高于警戒水位多少米时,灯泡正常工作。
(3)将电流表改为水位计,水位计的刻度是否均匀,说明理由。
40.(2018•泰安)某物理兴趣小组设计了一个压力报警装置,工作原理如图所示。ABO为一水平杠杆,OA长120cm,O为支点,AB:OB=5:1;已知报警器R0的阻值恒为10Ω,压力传感器R固定放置,R的阻值随所受压力F变化的关系如表所示。闭合开关S,水平踏板空载时,电压表的示数为2V;当水平踏板所受压力增大,电压表示数达到5V时,报警器R0开始发出报警信号。踏板、压杆和杠杆的质量均忽略不计。求:
F/N
0
5
10
15
20
25
30
…
R/Ω
45
34
24
18
14
12
10
…
(1)电源电压为多少?
(2)当报警器开始报警时,踏板设定的最大压力值为多少?
(3)若电源电压变为14V,为保证报警器仍在踏板原设定的最大压力值时报警,应在杠杆上水平调节踏板触点B的位置。试计算说明触点B应向哪个方向移动多少厘米?
答案与解析
1.【分析】滑动变阻器改变灯泡的亮度,所以滑动变阻器和灯泡、电流表串联;灯泡变亮时其两端电压变大,而电压表示数变小,说明电压表和滑动变阻器并联,据此填充元件。
【解答】解:
要滑动变阻器改变灯泡的亮度,所以电源、滑动变阻器、灯泡和电流表串联;
灯泡变亮时,说明通过灯泡的电流变大,由U=IR可知灯泡两端电压变大,而题中要求电压表示数变小,说明电压表和滑动变阻器并联;
所以,电源在最左端的虚线框内,且上端为负极,这样可以满足电流方向如图所示;电压表和滑动变阻器并联,填在中间的虚线框内;电流表和滑动变阻器串联,应填在最右端的虚线框内;如下图所示:
【点评】此类型题目要求对电路中各元件的作用及使用方法要非常明确,然后根据串并联电路的特点正确连接电路。
2.【分析】(1)灯在额定电压下正常发光;根据电流表选用小量程确定分度值读数,由欧姆定律I=求出此时小灯泡电阻;
(2)根据电路图连接实物图;
(3)图丙中,当变阻器的滑片滑动最右端时,灯被短路,电压表示数为0;
为保证电路安全,闭合开关前,电路中的电流要最小,据此分析;
(4)根据U﹣I图线不是直线回答;
小灯泡的电阻是变化的,因为通过小灯泡的电流随电压的增大而增大,根据P=UI,灯的功率变大,灯的温度升高,因灯的电阻随温度的升高而变大,故灯的电阻随电压的增大而变大。
小梅注意到电压在0.5V﹣2.5V变化时,U﹣I图线几乎是一条直线,只能说明电阻变化不大。
【解答】解:(1)灯在额定电压下正常发光,小梅记录了小灯泡在不同电压下工作时的电流,当小灯泡两端电压为2.5V时,小灯泡正常发光,此时电流表示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,读出电流为0.3A,由欧姆定律I=,此时小灯泡电阻为 R==≈8.3Ω;
(2)根据电路图连接实物图,如下所示:
(3)图丙中,当变阻器的滑片滑动最右端时,灯被短路,电压表示数为0,当滑片滑到最左端时,灯与变阻器并联,电压表测电源电压4.5V,故小梅发现用图丙的电路可以使小灯泡两端电压的变化范围为 0V到4.5V;
为保证电路安全,闭合开关前,电路中的电流要最小,故要将滑动变阻器的滑片置于右端;
(4)小梅用丙的电路测出了不同电压下小灯泡的工作电流,并作出小灯泡的U﹣I图线如图戊所示,由图可知U﹣I图线不是直线,说明小灯泡的电阻是变化的;
小灯泡的电阻是变化的,因为通过小灯泡的电流随电压的增大而增大,根据P=UI,灯的功率变大,灯的温度升高,因灯的电阻随温度的升高而变大,故灯的电阻随电压的增大而变大。
小梅注意到电压在0.5V﹣2.5V变化时,U﹣I图线几乎是一条直线,只能说明电阻变化不大。
故答案为:(1)2.5;0.3;8.3;(2)如上所示;(3)0;右;(4)变化的;同意小灯泡的电阻是变化的观点,因为通过小灯泡的电流随电压的增大而增大,根据P=UI,灯的功率变大,灯的温度升高,因灯的电阻随温度的升高而变大,故灯的电阻随电压的增大而变大。
【点评】本题测量额定电压为2.5W的小灯泡在不同电压下工作时的电阻,考查操作过程、电流表读数、电阻计算、根据电路图连接实物图、注意事项和影响电阻大小的因素。
3.【分析】(1)电压表与电阻并联,电流表与电阻串联,根据要求选择合适的量程;滑动变阻器与电阻串联,且要接一上一下;
(2)电路连接好后,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应该滑到最大值处;
(3)电流表无示数,可能是电路某处断路,电压表有示数,则与电压表并联的电路断路;
(4)由图乙所示电流表确定其量程与分度值,读出其所示,然后由欧姆定律求出电阻阻值;
(5)根据实验目的设计数据的记录表格。
【解答】解:(1)将电压表与电阻并联,实验中电压表量程过大测量不够准确,电压表指针要过半,电源电压6V小于电压表最大量程15V的一半,因此电压表应选0~3V量程;电流表与电阻串联,滑动变阻器已接了下面一个接线柱,应再接上面一个接线柱,如图所示:
(2)为了保护电路,电路连接好后,当小明准备闭合开关开始实验时,滑动变阻器的滑片应该滑到最大值B端;
(3)电流表无示数,可能是电路某处断路,电压表有示数,说明电压表两接线柱到电源间是通路,所以可能是与电压表并联的电阻Rx断路了;
(4)当电压表读数为2.6V时,由图乙所示电流表可知,其量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.26A;
所以定值电阻的阻值:Rx===10Ω;
(5)探究电流与电阻的关系时,要保证导体两端电压不变,改变电阻,测出使用不同电阻时通过的电流,再分析数据,所以设计记录数据的表格如下:
物理量
实验次数
电压(U/V)
电阻(R/Ω)
电流(I/A)
1
2
3
故答案为:(1)见上图;(2)B;(3)电阻Rx断路;(4)10Ω;(5)见上表格。
【点评】本题考查了实物电路连接、实验注意事项、电路故障分析、电表读数、求电阻等问题,对电表读数时要先确定其量程与分度值,然后再读数,读数时视线要与电表刻度线垂直。
4.【分析】(1)电源、开关、滑动变阻器、电阻、电流表组成串联电路,电压表并联在电阻两端,据此连接实物电路图。
(2)连接完整后,闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应滑到最大值一端;
(3)由欧姆定律可得到Rx的数学表达式;
(4)根据实验目的分析多次测量的目的;
(5)已知电压和电流,由P=UI可得到电功率。
【解答】解:
(1)由电路图知,电流表、滑动变阻器、电阻应串联在电路中,且变阻器一上一下接入电路中,实物连接如图所示:
(2)为了保护电路,由图知,连接完整后,闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应滑到最大阻值的a端;
(3)电压表测Rx两端电压,电流表测通过它的电流,由欧姆定律可得:Rx=;
(4)实验中进行多次测量并求平均值的目的是减小误差;
(5)测得Rx两端电压和通过它的电流,由P=UI可计算出其电功率,所以该实验装置还可以测量Rx的电功率。
故答案为:(1)见上图;(2)a;(3);(4)减小误差;(5)电功率。
【点评】本题是测电阻的实验,考查了实物电路的连接、实验注意事项、以及电阻的计算等,物理学中多次测量的目的有两种:减少误差和使得到结论具有普遍性,要根据实验目的进行区分。
5.【分析】(一)(1)闭合开关S,电压表显示电源电压,灯泡正常发光;断开开关S,电压表指针指零,灯泡熄灭,由此分析连接电路;
(2)根据串联电路特点和欧姆定律计算R0的阻值;
(3)由P=UI计算灯泡的功率;
(二)(4)根据电压表量程和分度值读出其示数;
(5)物质由固态直接变成气态叫升华,由气态直接变成固态叫做凝华;
(三)(6)变阻器应一上一下串联入电路中,闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应置于A端,由此连接电路;
(7)根据电流表量程和分度值读出其示数;
(8)根据表中数据,描点连线画出旧灯泡的I﹣U图象;
(9)由灯泡电阻受温度影响分析I﹣U图象不是正比原因;从电阻的影响因素上分析新旧灯泡的电阻大小。
【解答】解:
(一)(1)闭合开关S,灯泡正常发光,电压表显示电源电压,说明电压表可并联在电源两端或并联在灯泡和定值电阻的两端;断开开关S,灯泡熄灭,电压表指针指零,说明电压表并联在灯泡和定值电阻的两端,电源电压为6V,所以电压表选用0﹣15V量程,实物连接如图所示:
(2)由图知,灯泡与电阻串联,由题知,闭合开关S,灯泡正常发光,即UL=2.5V,电路中电流为0.5A,
由串联电路特点和欧姆定律可得,R0的阻值:
R0====7Ω;
(3)已知灯泡的额定电压和正常发光电流,所以灯泡的额定功率:
P=ULI=2.5V×0.5A=1.25W,
灯泡的规格也可标记为“2.5V 1.25W“。
(二)(4)由图乙知,电压表使用0﹣15V量程,分度值0.5V,示数为4.5V;
(5)灯泡的钨丝在温度较高时会直接变成气体,发生了升华现象;当这种气体遇到冷的玻璃时,又会直接变成固体附着在灯泡上,发生了凝华现象。
即:先升华后凝华,故选A;
(三)(6)变阻器应一上一下串联入电路中,闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应置于A端,即最大值端,所以应将B接线柱接入电路中,电路图如图所示:
(7)由图丁知,电流表使用0﹣0.6A量程,分度值0.02A,示数为0.4A;
(8)根据表中数据,描点连线画出旧灯泡的I﹣U图象,如图所示:
(9)灯的U﹣I图象不是正比例函数图象,是因为灯丝的电阻随温度的变化而变化;
长时间使用,由于灯泡灯丝的升华,使得灯丝变细,而灯丝的材料和长度不变,所以在额定电压下旧灯泡的电阻大于新灯泡。
故答案为:(一)(1)见上图;(2)7;(3)1.25;
(二)(4)4.5;(5)A
(三)(6)见上图;(7)0.4;(8)见上图;(9)灯丝的电阻随温度的变化而变化;大于。
【点评】本题考查了电路连接、电表读数、电阻的计算、功率计算、物态变化、电阻的影响因素、图象等问题,考查知识点多,综合性强。
6.【分析】(1)根据图甲连接图乙:开关放在1时,控制Rx,放在2时,控制电阻箱R0,开关与滑动变阻器R串联,滑动变阻器接左下接线柱;
(2)小明将S拨至“1”,调节滑动变阻器的滑片至某一位置,电流表示数为0.36A.再将S拨至“2”,调节电阻箱,使电流表示数仍为0.36A,此时两条电路对电流的阻碍作用相同,此时电阻箱的示数即为待测电阻的阻值,这种方法叫等效替代法;
电阻箱的读数:黑杠对着的数字乘以下面的倍数的和就是电阻值;
(3)根据欧姆定律分析解答;
(4)在拆除电路时,为了安全,断开开关,应先拆除电源两端的导线。
【解答】解:(1)由图甲知开关放在1时,控制Rx,放在2时,控制电阻箱R0,开关与滑动变阻器R串联,滑动变阻器接左下接线柱,如图所示:
(2)小明将S拨至“1”,调节滑动变阻器的滑片至某一位置,电流表示数为0.36A.再将S拨至“2”,调节电阻箱,使电流表示数仍为0.36A,此时两条电路对电流的阻碍作用相同,此时电阻箱的示数即为待测电阻的阻值;
电阻箱的示数:R0=0×100Ω+0×10Ω+9×1Ω+0×0.1Ω=9Ω,则待测电阻的阻值Rx=9Ω。
(3)把电阻箱的阻值从10.0Ω调到电阻箱的9Ω时,小虎想先把“×10”档从1调到0,会使电路中的电阻突然变小,根据I=知,会使电路中的电流突然增大,超出电流表的量程将电流表损坏;
(4)测量结束后,在拆除电路时,为了安全,应断开开关,先拆除电源两端的导线,再拆除其他导线。
故答案为:(1)见上图;(2)0.36;9;(3)否;电阻箱的电阻突然减小,可能导致电路的电流太大损坏元件;(4)电源。
【点评】本题考查等效法测量电阻的阻值,考查了电路的连接、电阻箱的读数及电阻箱的使用和器材的整理,都是一些不常见的题目,解答起来有一定的难度。
7.【分析】(1)连接电路时,开关必须是断开的,滑动变阻器滑片置于阻值最大处;
(2)原电路中,电阻没有接入电路中,电压表、电流表、变阻器串联在电路中,实验中,电阻应与变阻器串联在电路中,电压表与电阻并联;
(3)根据压表选用小量程确定分度值读数,由欧姆定律求它的阻值;进行多次测量,其目的是为了取平均值减小误差;
(4)将待测电阻与电阻箱并联,每个支路有一个开关控制,电流表接在干路上,先只闭合控制待测电阻的开关,记下此时的电流表示数I,此时只有待测电阻接入电路;再把这个开关断开,闭合另一开关,此时只有电阻箱接入电路,调节电阻箱电阻,使电流表示数也为I,记下此时电阻箱的阻值R.根据等效替代法即可得出待测电阻大小。
【解答】解:(1)连接电路时,开关必须是断开的,滑动变阻器滑片置于阻值最大处端的C处;
(2)原电路中,电阻没有接入电路中,电压表、电流表、变阻器串联在电路中,故实验中,移动滑片,电流表无示数,电压表有较大示数且无明显变化;
电阻应与变阻器串联在电路中,电压表与电阻并联,如下左所示:
(3)电路连接正确后,当电压表的示数如图乙所示,电压表选用小量程,分度值为0.1V,电压为2.7V,电流表的示数如图丙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,则通过定值电阻的电流大小为0.3A,由欧姆定律,它的阻值是:
R===9Ω;
通常情况下要进行多次测量,其目的是为了取平均值减小误差;
(4)在上面分析的基础上,两电阻并联,每个支路一个开关,电流表接在干路上,电路连接如上右所示。
故答案为:(1)断开;C;
(2)如上左图;
(3)0.3;9;为了取平均值减小误差;
(4)如上右所示。
【点评】本题用伏安法测量某定值电阻R阻值,考查注意事项、电路连接、电表读数、电阻计算、数据处理和等效替代法的运用和电路的设计。
8.【分析】(1)根据当小灯泡正常发光时,根据电流表选用小量程确定分度值读数,由欧姆定律求小灯泡的电阻;
(2)若闭合开关,电流表和电压表的指针都发生偏转,说明电路为通路,而小灯泡不亮,则说明电路中的电流过小,由欧姆定律分析原因;
(3)AD、电路中只有电压表,定值电阻和电压表起到测量电流的作用,据此分析;
B、电路中只有电流表,通过开关的转换,电流可测支路电流和总电流,由欧姆定律可求出电源电压,根据并联电路电流的规律求出通过待测电阻的电流,由欧姆定律可求出待测电阻;
C、电路中只有电流表,通过开关的转换,使电流表分别测定电阻和串联电阻的电流,根据欧姆定律由电源电压不变可求待测电阻。
【解答】解:(1)当小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,此时电流表的示数为0.2A,由欧姆定律,小灯泡的电阻为:R===12.5Ω;
(2)若闭合开关,电流表和电压表的指针都发生偏转,说明电路为通路,而小灯泡不亮,则说明电路中的电流过小,由欧姆定律,故其可能原因是:滑动变阻器接入电路的阻值太大(或电源电压太低);
(3)A、S断开时,两电阻串联,电压表测待测电阻的电压;S闭合时,R0短路,电压表则电压电压,根据串联电路电压的规律,可得出第1次操作中定值电阻的电压,由欧姆定律可求电路中的电阻,从而得出待测电阻的大小,可求待测电阻大小;
B、S断开时,电流表测通过定值电阻的电流,由欧姆定律,可求出电源电压;
S闭合时,电流表测并联电路的电流,根据并联电路各支路互不影响,两电阻并联时,通过定值电阻的电流大小不变,故根据并联电路电流的规律,可知通过待则电阻的电流,由欧姆定律可求待测电阻大小;
C、S断开时,两电阻串联,电流表测电路中的电流,根据电阻的串联和欧姆定律可得电源电压的表达式;
S闭合时,为R0的简单电路,电流表测通过其的电流,由欧姆定律可得电源电压的表达式,根据电源电压不变更方向可求待测电阻,可求待测电阻大小;
D、无论开关断开与闭合,电压表都测电源电压,不能测量待测电阻的大小。
故选D。
故答案为:(1)0.2;12.5;(2)滑动变阻器接入电路的阻值太大或电源电压太低;(3)D。
【点评】本题测灯的电阻,考查电流表读数和电阻计算及反常现象的分析、设计实验方案的能力。
9.【分析】(1)由图甲知,电压表V2测R1和R的总电压,由此补充电路的连接;
(2)根据串联电路特点和欧姆定律可得U2和U1的关系式;
(3)由图象读出U2与U1的对应数据,代入两者关系式即可解题。
【解答】解:
(1)由电路图知,三个电阻串联,电压表V2测R1和R的总电压,即电压表V2并联在R1和R的两端,如图所示:
(2)由串联电路特点知:UR2=U﹣U2,
因串联电路电流处处相等(I1=I2),
结合欧姆定律可得:==,
所以化简整理可得:U2=U﹣;
(3)由U2与U1的关系图线可知,当U1=0时,U2=12V,
代入U2和U1的关系式有:12V=U﹣,
解得电源电压:U=12V,
由图丙可知,当U1=2V时,U2=11V,且R1=10Ω,
代入表达式有:11V=12V﹣,
解得:R2=5Ω。
故答案为:(1)见上图;(2)U2=U﹣;(3)12;5。
【点评】本题考查了实物电路连接、串联电路特点以及欧姆定律的应用,注意要能从图象有获取有用数据。
10.【分析】(1)变阻器按一上一下接入电路中;
(2)根据电压表选用小量程确定分度值读数;
(3)根据表一中数据,由欧姆定律分别求出第1、2、3次实验定值电阻的阻值,为提高测量的准确度,取平均值作为测量结果;
(4)由表二数据,电流越来越小,由欧姆定律分析定值电阻的电压变化,由串联电路电压的规律判断变阻器的电压变化,分析实验中存在的可能问题。
【解答】解:
(1)变阻器按一上一下接入电路中,如下所示:
(2)小明第1次测量时,电压表示数如图乙所示,电压表选用小量程,分度值为0.1V,则电压为1.5V,
(3)小明测量的数据如表一所示,由欧姆定律,第1次实验定值电阻的阻值为:
R1===5Ω,同理:R2==≈4.9Ω
R3==≈4.8Ω,为提高测量的准确度,取平均值作为测量结果:
R测===4.9Ω;
(3)由表二数据,电流越来越小,由欧姆定律的变形公式U=IR,定值电阻的电压变小,由串联电路电压的规律,变阻器的电压变大,故电压表并联在滑动变阻器两端了。
故答案为:(1)如图所示;(2)1.5; (3)4.9;(4)电压表并联在滑动变阻器两端了。
【点评】本题用“伏安法”测量定值电阻的阻值,考查电路连接、电压表读数、电阻计算、数据处理及反常现象的分析。
11.【分析】(1)根据灯的额定电压为2.5V确定电压表选用小量程与灯并联,变阻器按一下一上接入电路中与电流表串联,
(2)若电流表示数为0,说明电路可能断路;电压表有示数,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的支路以外的电路是完好的,则与电压表并联的电路断路了;
(3)(4)根据电压表选用小量程确定分度值读数,由欧姆定律求电阻大小;
(5)同理,分别求出第1、3、4、5次实验的电阻值得出结论。
【解答】解:(1)灯的额定电压为2.5V,则电压表选用小量程与灯并联,变阻器按“一下一上”串联接入电路中,电流表可选用小量程串联在电路中,如下图所示:
(2)闭合开关,发现小灯泡不发光,电流表无示数,说明电路可能断路;电压表有示数,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的支路以外的电路是完好的,则故障为小灯泡断路。
(3)(4)图乙中,电压表选用小量程,分度值为0.1V,故电压表示数为2.0V;
由表格数据可知,第2次电流表的示数为0.25A,
由欧姆定律可得,第2次灯泡的电阻值:RL===8Ω;
(5)同理可得,第1、3、4、5次实验灯泡的电阻值分别为:8.9Ω;7.1Ω、6.2Ω、4.7Ω,
由表格数据可知,灯泡的电压是逐渐减小的,故得出结论:灯丝电阻值随电压的降低而减小。
故答案为:(1)如上图所示;(2)断路;(3)2.0;(4)8;(5)电压的。
【点评】本题测小灯泡电阻,考查电路连接、故障分析、电阻计算和欧姆定律的及数据分析能力。
12.【分析】(1)电压表与电阻并联,电流表串联,滑动变阻器要接一上一下,这是经常考查的问题;
(2)为了保护电路,在连接电路时开关应该处于断开状态;在闭合开关前,应将滑片移至最大阻值处,否则电路中的电流和电阻两端的电压会很大;
(3)伏安法测未知电阻Rx的实验原理是R=;
(4)根据电源电压不变的特点,结合串联电路电流、电压的规律进行分析。
【解答】解:
(1)电压表与电阻并联,电流表串联,图中正好接反,应改为:
(2)为了保护电路,在连接电路时开关应该处于断开状态,滑动变阻器的滑片应位于最大阻值处,本题中应位于最右端;
(3)伏安法测未知电阻的实验原理是R=;
(4)①闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片,当滑片位于最左端时,读出此时电压表的示数,此时电压表的示数等于电源电压,记为U1;
②再将滑片移动到最右端时,滑动变阻器全部接入,阻值为R,读出此时电压表的示数,此时电压表的示数等于Rx两端电压,读出此时电压表的示数,记为U2;此时两电阻串联,滑动变阻器两端的电压UR=U1﹣U2,通过未知电阻的电流IX=IR=;
③则未知电阻Rx==R;
故答案为:
(1)见上图;
(2)断开;右;
(3)R=;
(4)将滑片移动到最右端;R
【点评】本题考查了伏安法测未知电阻的实验原理、连接实物电路图、电路故障分析、实验数据处理等,是实验的常考问题,一定要掌握;连接实物电路图时,要注意电表量程的选择,注意题目要求。
13.【分析】(1)滑动变阻器接入电路的基本要求是“一上一下”,电流表、电压表连接时要注意量程和电流的方向“正进负出”;
(2)要测量小灯泡正常发光时的电阻,必须调节滑动变阻器滑片,使小灯泡两端电压为额定电压;读取电流表示数时,首先明确电流表选择的量程以及对应的分度值,再根据R=计算。
【解答】解:(1)电流表要串联在电路中,“正进负出”,如图;
(2)小灯泡额定电压为2.5V,实际电压为2.1V低于额定电压,要使小灯泡正常发光测量额定功率,必须使灯泡两端电压升高;因此,滑动变阻器滑片应该向右移动,接入电路电阻减小,电流变大,故电流表的指针像右偏一格,变阻器两端电压减小,灯泡两端电压相应升高;
电流表选择的是0~0.6A量程,分度值为0.02A,图中电流数值为0.30A,小灯泡正常发光时,电流表的指针像右偏一格,故电路电流为0.32A;
小灯泡正常发光时的电阻R==≈7.8Ω;
故答案为:(1)见上图;(2)右;7.8
【点评】此题是“伏安法测量定值电阻”的实验,考查了电压表、滑动变阻器的连接,电路问题的分析,同时考查了电阻的计算,注意从图象获取对电流值。
14.【分析】(1)根据已知条件讨论:
若采用内接法,电流表测的通过定值电阻的电流是准确的,根据分压原理,得出电流表分去的电压为电压表示数大小关系;
若采用外接法,电压表测的电压是准确的,根据分流原理,得出通过电压表的电流与电流表示数的大小关系;
从而比较采用内、外接法对测量的影响的大小,据此分析;
(2)(3)若采用外接法,电压表测的电压是准确的,根据并联电路电流的规律,由欧姆定律分析用这种方法测得的电阻值与真实值偏差。
【解答】解:(1)电流表的内阻非常小,约为RA=0.05Ω;电压表的内阻非常大,约为RV=10kΩ,在测量R1=5Ω的阻值时,若采用内接法,如上左图,电流表测的通过定值电阻的电流是准确的,
定值电阻为电流表内阻的=100倍,由分压原理,电流表分去的电压为电压表示数的UV,﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
若采用外接法,电压表测的电压是准确的,定值电阻是电压表内阻的=5×10﹣4倍,根据分流原理,设通过定值电阻的电流为I′,由分流原理,则通过电压表的电流为I′﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
比较①②得,采用外接法对测量的影响较小,选B;
(2)(3)若采用外接法,电压表测的电压是准确的,根据并联电路电流的规律,电流表的示数等于通过定值电阻的真实电流和通过电压表的电流,故电流表示数比通过定值电阻的电流偏大,由欧姆定律,R=,用这种方法测得的电阻值比真实值偏小。
故答案为:(1)B;(2)偏小;(3)若采用外接法,电压表测的电压是准确的,根据并联电路电流的规律,电流表的示数等于通过定值电阻的真实电流和通过电压表的电流,故电流表示数比通过定值电阻的电流偏大,由欧姆定律,R=,用这种方法测得的电阻值比真实值偏小。
【点评】本题考查串联、并联电路的规律及欧姆定律的运用。要明确电学实验中,当满足待测电阻阻值远小于电压表内阻时,电流表应用外接法,当电流表内阻远小于待测电阻阻值时,电流表应用内接法。体现了与高中知识的衔接。
15.【分析】(1)由表中数据,电流表选用小量程与电阻串联在电路中,变阻器按一上一下接入电路中;
(2)为保护电路,连接电路时开关应断开,闭合开关之前滑动变阻器的滑片应处于阻值最大处;
(3)如图两电阻串联,电路中只有一处故障,且只发生在一电阻上,同时电压表、电流表无示数,说明电路故障不可能是短路,如果是短路,则电流表有示数。因此是断路故障;
(4)从图象上找到额定电压对应的点,读出对应的电流,利用欧姆定律可求电阻;
(5)根据电源电压不变利用欧姆定律计算出Rx阻值。
【解答】解:(1)电流表选用小量程与电阻串联在电路中,如下左图所示:
;
(2)连接电路时开关应断开,闭合开关之前滑动变阻器的滑片应处于阻值最大处即B端。
(3)闭合开关,发现电压表和电流表均无示数。小芳利用另一只完好的电压表进行检测,把电压表分别接在a、b之间和b、c之间,电压表均有示数,说明与a、b之间和b、c之间并联部分是通路;接在a、c之间,电压表无示数,说明b、c之间断路。如果电路连接完好,只有一个元件有故障,该故障是滑动变阻器断路;
(4)由图象知,当灯的电压是1.0V时,对应的电流值为0.25A,由I=可得Rx===4Ω;
(5)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Il;
②当开关S1、S2都闭合时,电流表读数为I2;
③待测电阻Rx====。
故答案为:(1)如上图;(2)B;(3)滑动变阻器断路;(4)4;(5)①S1闭合、S2断开;③。
【点评】①没有电压表,利用已知电阻和电流表以及其他元件测量电阻的阻值时,一般设计成并联电路,找电压相等列等式求出被测电阻;
②没有电流表,利用电压表和已知电阻以及其他元件测量电阻的阻值时,一般设计成串联电路,找电流相等列等式求出被测电阻。
16.【分析】(1)伏安法测电阻的原理:R=;
(2)掌握滑动变阻器的接法,滑动变阻器滑片向右移动时,电流表的示数增大,则滑动变阻器的阻值需减小;
(3)减小误差的方法是多次测量,求平均值。因此表格的设计既要能够将每一次测量的数据包含进去,还要体现不同的次数即多测几组。在此实验中,要明确需要测量即求得哪几个物理量,是设计表格的关键;
(4)电流表示数为零,说明电路中电阻很大,可能是断路,电压表有示数,说明电压表的两个接线柱和电源的两极连接相连;
(5)已知滑动变阻器的铭牌,利用串联电路的特点,根据R=进行设计。
【解答】解:(1)伏安法测电阻的原理是:R=;
(2)滑动变阻器滑片向右移动时,电流表的示数增大,滑动变阻器接下面右边的接线柱已结,一上一下连接一上接线柱即可,如图所示:
;
(3)电阻的测量是一种间接测量方法,要用到欧姆定律,测量出导体两端的电压与此时对应的电流,然后求出导体的电阻及平均值。根据一个物理量占据一列,每一次实验占据一行的原则去设计表格。直接测量的物理量由:电压、电流、电阻、平均值功四个物理量。做三次实验。故设计表格见下表:
次数
电压U/V
电流I/A
电阻R/Ω
电阻平均值R/Ω
1
2
3
;
(4)电流表无示数,可能是电路出现了断路;电压表示数有示数,说明电压表两接线柱与电源间是通路,电压表接近电源电压,所以故障可能是电阻R0断路了;
(5)根据题中所给的器材,无法直接测量Rx两端电压,因此可利用串联电路中电路电压的特点,已知滑动变阻器的最大阻值,由U=IR求出滑动变阻器的滑片分别在最小值即0和最大值两端的电压,从而得出Rx两端电压,进而由欧姆定律求出电阻值;如下图所示:
。
故答案为:(1)R=;(2)如上图;(3)如上表;(4)电阻R0断路;(5)如上图。
【点评】本题主要考查串联电阻的原理、电路图的连接、表格设计、故障判断以及单表法求电阻的实验设计,是一道综合题。
17.【分析】(1)根据电路图连接实物图;
(2)若电流表示数为0,说明电路可能断路;电压表示数接近电源电压,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的支路以外的电路是完好的,则与电压表并联的电路断路了;
(3)将各个点连接起来,由欧姆定律求电阻大小;
(4)经分析,②电压表测电流表和定值电阻的总电压,由欧姆定律可得出电流表和定值电阻的总电阻;
为消除电流表内阻对测量的影响,断开S2,此时电压表测待测电阻和定值电阻及电流表的总电压,由欧姆定律,可求了测待测电阻和定值电阻及电流表的串联的总电阻,两电阻相减即可得出待测电阻大小。
【解答】解:(1)电压表与电阻并联,如下左所示:
(2)经分析,闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,电压表示数较大且几乎不变,电流表示数始终为零,电路故障可能是电阻断路;
(3)将各点连接起来,如上右所示;
当电压为2.0V时,电流为0.36A,由欧姆定律,电阻R==≈5.6Ω;
(4)②闭合开关S1,S2,读出电压表的示数U1和电流表的示数I1,
③断开S2,移动滑动变阻器滑片,读出电压表的示数U2和电流表的示数I2;
在②中,此时待测电阻短路,电流表测定值电阻的电流,电压表测电流表和定值电阻的总电压;移动滑动变阻器滑片,由欧姆定律,定值电阻和电流表的总电阻R0A=﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①;
在③中,电流表测待测电阻和定值电阻串联后的电流,电压表测待测电阻和定值电阻及电流表的总电压,由欧姆定律,测待测电阻和定值电阻及电流表的串联的总电阻:Rx0a=﹣﹣﹣﹣﹣﹣②,定值电阻的电流表内阻不变,②﹣①得:故待测电阻:
Rx=﹣。
故答案为:(1)如上左所示;(2)电阻断路;(3)如上右所示;5.6;(4)③断开S2;④﹣。
【点评】本题用“伏安法”测量电阻Rx的阻值,考查电路的连接、故障分析、描点法作图,电阻的计算及设计实验方案的能力。
18.【分析】(1)由已知条件可求出电路中的最大电流与电流表小量程分度值比较;
(2)分析电路的连接,根据串联电路电压的规律和分压原理求出电压表自身的电阻;
(3)A、根据电流从电压表正接线柱流入分析;
B、根据并联电路各支路互不影响,开关断开与闭合时,电压表示数不变,分析;
C、开关向上打和向下打,分析电路的连接,根据串联电路电压的规律和分压原理分析;
D、选项中,只能测量出待测电阻与串联时的电压,据此分析。
【解答】解:(1)实验室有一只标有“XkΩ”的电阻,即电阻为几千欧姆,电源电压为3V,由欧姆定律,(若为1千欧姆)通过其的最大电流为0.003A,远小于电流表小量程的分度值为0.02A,无法用电流表直接测出;
(2)闭合S1,断开S2,电压表与定值电阻串联,电压表示数U=2V,定值电阻电压为3V﹣2V=1V,电压表示数为定值电阻电压的=2倍,根据分压原理,可估算出电压表自身的电阻为2×2kΩ=4kΩ;
(3)A选项中,开关向左打若能测量出待测电阻电压,则开关向右打时,电流从电压表负接线柱流入,无法测量定值电阻的电压;
B选项中,根据并联电路各支路互不影响,开关断开与闭合时,电压表示数不变,无法测待测电阻的电压;
C选项中,开关向上打和向下打,待测电阻和定值电阻分别与电压表串联,电压表示数分别为UX、U1,由串联电路电压的规律可分别求出两电阻的电压为:UX=U﹣U1,U0=U﹣U2,
根据分压原理有:=﹣﹣﹣﹣﹣①
=﹣﹣﹣﹣﹣﹣②,
因U、U1、U2、R0为已知量,由①②可求出待测电阻;C可行;
D选项中,只能测量出待测电阻与串联时的电压,不可行;
故选C;
(4)对上面的C方案,
A.若改变电源电压,则可得出不同的电压值,由①②可得出几组电阻值,可取平均值减小误差;可行;
B.将R0换成50Ω的定值电阻,由①②只能测量出一个电阻值,不可行;
C.将电压表换成“0〜0.6A”的电流表,因电源电压已知,S2打到上端时,也只能测量出一个电流值,求出一个电阻值,不可行;故选A。
故答案为:(1)电流太小,无法用电流表直接测出;
(2)4; (3)C; (4)A。
【点评】本题测电阻的大小,考查对实验方案的评估、串联电路的规律及欧姆定律的运用和数据处理的方法。
19.【分析】(1)根据灯的额定电压为3V确定选择的量程;
(2)逐一分析每个答案,找出符合题意的选项;
(3)根据电流表选用小量程确定分度值读数;
(4)根据表中数据,电路中的电流越来越小,由欧姆定律分析电路的总电阻越来越大,确定实验中滑动变阻器的滑片滑动的方向;
根据表中数据,由欧姆定律,R=,分别求出灯的电阻大小,据此分析回答;
(5)根据P=,在只有电压表情况下,测量出灯正常发光的电阻即可;
①可只闭合小灯泡所在支路,通过调节滑动变阻器R1使灯泡两端电压为额定电压,灯正常光;
②保持变阻器R1的滑片位置不动,只闭合R2所在支路,通过调节滑动变阻器R2使R3两端电压为小灯泡的额定电压,根据等效法,此时滑动变阻器R2连入电路中的电阻大小等于灯正常发光时的电阻大小;
③为求出此时滑动变阻器R2使连入电路中的电阻:
将R1的滑片P先调至最左端,再将R1的滑片P调至最右端,分别记下电压表的示数,根据串联电路的规律和欧姆定律求出R2的大小,即小灯泡电阻的大小,再利用P=,求出小灯泡额定功率。
【解答】解:(1)灯的额定电压为3V,故为了测量更精确电压表应选择的量程是0﹣3V。
(2)若小灯泡短路,灯不亮,电路为通路,电流表有示数,电压表没有示数,符合题意;
若小灯泡断路,则电压表串联在电路中,电流表没有示数,电压表与电源连通测电源电压(不变)有示数,不符合题意;
则故障原因可能是小灯泡短路;
(3)排除故障后,调节滑动变阻器滑片使电压表示数为2.5V,此时电流表的示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,为0.3A;
(4)根据表中数据,电路中的电流越来越小,由欧姆定律,电路的总电阻越来越大,故实验中滑动变阻器的滑片逐渐向左端滑动;
根据表中数据,由欧姆定律,R=,灯的电阻分别为8.3Ω、8.1Ω、7.1Ω﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣2.0Ω,根据P=UI,灯的功率越来越小,随着灯丝温度降低,小灯泡的电阻值变小;
①闭合开关S,S1,调节R1的滑片,使电压表的示数为U额;
②接着,保持变阻器R2的滑片位置不动,再断开S1闭合S2,移动变阻器R2使电压表不变;
根据等效替代的方法,此时R2=RL;
③将R1的滑片P调至最左端,记下电压表的示数为U1;再将R1的滑片P调至最右端,记下电压表的示数为U2,
在③中,将R1的滑片P调至最左端,R1连入电路中的电阻为0,电压表的示数为U1即为电源电压;再将R1的滑片P调至最右端,此时两变阻器串联,电压表的示数为U2,即为R2的电压,
根据串联电路电压的规律和欧姆定律有:=,解得,R2=R1﹣﹣﹣﹣﹣①;
小灯泡额定功率的表达式:
P==﹣﹣﹣﹣﹣﹣②,
由①②得:
P=(U1﹣U2)。
故答案为:(1)3;(2)短路;(3)0.3;(4)左;小;(5)②保持变阻器R1的滑片位置不动,断开S1闭合S2,移动变阻器R2使电压表不变;(U1﹣U2)。
【点评】本题测灯的电阻,考查器材的选择、故障分析、电流表读数、影响电阻大小的因素,同时也考查利用等效替代法求电阻和设计实验方案测电功率的能力,综合性强,难度大。
20.【分析】(1)根据灯泡的额定电压选择电压表的量程,电压表与灯泡并联;
(2)电流表要“正进负出”;
(3)根据电流表的量程和分度值读出电流表的示数,根据R算出电阻;
(4)根据图象找出当电流为0.35A时,灯泡两端的电压为1V,滑动变阻器的电压U=IR=3.5V,两者之和为4.5V。
【解答】解:
(1)在“测量小灯泡电阻”实验中,电压表应与灯泡并联,因为灯泡的额定电压为2.5V,所以电压表的量程为0~3V;如图所示:
(2)闭合开关后,图乙中电流表指针反向偏转,是因为电流表的正负接线柱接反了;
(3)由图丙知,电流表的量程为0﹣0.6A,分度值为0.02A,示数为0.5A;
则小灯泡的电阻:RL===5Ω;
(4)由图丁知,当电流为0.35A时,灯泡两端的电压为1V,
滑动变阻器的电压:UP=I′RP=0.35A×10Ω=3.5V,
由串联电路电压的规律可得:UP+UL=3.5V+1V=4.5V=U电源,符合题意,
则小灯泡的电阻为:R′==≈2.86Ω。
故答案为:(1)见上图;(2)电流表的正负接线柱接反了;(3)0.5;5;(4)2.86。
【点评】本实验是“测量小灯泡电阻”实验,主要考查了电路的连接、故障分析、电阻的计算、图象的分析等知识,其中(4)有一定的难度。
21.【分析】(1)伏安法测电阻,电压表并联在灯泡两端测灯泡的电压,电流表与灯泡串联测灯泡电流。根据题目中电流表的表盘确定电流表的量程。注意电流从电压表和电流表的正接线柱流入,从负接线柱流出。
(2)连接电路时,开关应断开;闭合开关前,滑动变阻器的滑片应该滑到最大值处;
(3)确定电流表的量程和分度值,读出电流值,并根据欧姆定律计算出RL的阻值;
(4)根据串联电路的电压特点,UL=U﹣U1,根据欧姆定律可求电阻的阻值。
【解答】解:(1)根据(3)灯泡的电压为1.5V,所以电压表的量程为0~3V,且与灯泡并联;电流表与灯泡串联,由题目中的电流表的表盘知,电流表选择0~0.6A量程,电流表与灯泡串联,如图:
;
(2)为保护电路,连接电路时,开关应断开;闭合开关前,由图滑动变阻器的滑片应该滑到最大值即最左端;
(3)由图乙知,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,所以电流表的示数0.3A;则此时小灯泡灯丝的电阻值为RL===5Ω;
(4)根据串联电路的电压特点,小灯泡两端的电压,UL=U﹣U1,
小灯泡灯丝的电阻值为RL′==。
故答案为:(1)如上图;(2)左;(3)5;(4)RL′=。
【点评】此题是“伏安法测量电阻”的实验,考查了实物电路的连接及电路图的画法,同时考查了电流表的读数,伏安法测电阻综合性较强,这些都是常考的问题,要掌握好。
22.【分析】(1)滑动变阻器连接时“一上一下”选择接线柱;
(2)为保护电路,滑动变阻器的滑片应置于阻值最大处;
(3)根据电流表和电压表来判断故障;
(4)正确读数利用欧姆定律求值;
(5)实验要多次测量取平均值减小误差。
【解答】解:(1)滑动变阻器下面的接线柱已经选择,上面选择哪一个都行,如下图;
;
(2)实验前,为保护电路,应将滑动变阻器的滑片置于阻值最大处,结合实物图可知,滑片应滑到B端;
(3)闭合开关,移动滑动变阻器滑片P,发现电流表无示数,说明电路有地方发生断路;
电压表有示数,说明电阻Rx断路;故B 正确。
(4)电流表量程为0~0.6A,指针指在0.3A,故电流为0.3A,
则定值电阻的阻值:Rx===9Ω;
(5)本实验要多次测量取平均值,是为了减小误差。
故答案为:(1)如上图所示;(2)B;(3)B;(4)0.3A;9;(5)减小误差。
【点评】用伏安法测电阻的实验,是初中物理非常重要的一个实验,也是中考常考的内容,学生要熟练掌握。
23.【分析】(1)滑动变阻器要一上一下连接;
(2)电流表示数为零,小灯泡不亮,电路中无电流,则为断路,电压表有示数,则与电压表并联的之外部分一定完好,据此确定故障所在;
(3)灯在额定电压下正常发光,根据图中电压表小量程读数,比较电压表示数与额定电压的大小,根据串联电路电压的规律及分压原理确滑片移动的方向;
(4)据表中的数据并结合I﹣U 图象解答。
【解答】解:(1)滑动变阻器要一上一下连接,连接电路如下:
;
(2)电路中无电流,则为断路,电压表有示数,则与电压表并联的之外部分一定完好,说明与电压表并联的灯泡所在支路断路而导致电压表串联在电路中了,可能的原因是小灯泡断路,故选B;
(3)灯在额定电压下正常发光,图中电压选用小量程,分度值为0.1V,示数为2.2V,小于灯的额定电压2.5V,应增大灯的电压,根据串联电路电压的规律,应减小变阻器的电压,由分压原理,应减小变阻器连入电路中的电阻大小,故滑片向B移动即向右移,直到电压表示数为额定电压;
(4)由乙图的I﹣U 图象知:灯泡的额定电压为2.5V,对应的电流为0.2A;
小灯泡正常发光的电阻为:R===12.5Ω;
故答案为:(1)如上图;(2)B;(3)右;(4)12.5。
【点评】本题考查了电路的连接和注意事项、故障分析、电表的读数、电阻的计算等知识,是一道综合性的实验。
24.【分析】(1)①根据滑片向左滑动,灯泡变亮确定滑动变阻器接线。②为保护电路,闭合开关前需将滑片放在阻值最大处;③根据欧姆定律的变形公式计算出被测电阻的阻值;
(2)①两灯泡并联,电流表测A1测电阻R1两端的电流,闭合开关S后,电流表A1的示数为零、电流表A2的示数正常,什么R1支路断路,故在R1处断路;②根据图丁指针的位置,确定量程,读出示数;根据并联电路的电流特点可求R1的电流,由并联分流公式可计算出Rx电阻值;
【解答】解:(1)①根据滑片向左滑动,电路中电流变大,灯泡变亮,则接入电阻应变小,如图所示:
;
②为保护电路,闭合开关前需将滑片放在阻值最大处即最右端;③闭合开关s,将滑动变阻器的滑片P滑至某一位置后,此时电压表的示数记为U,电流表的示数记为I,根据欧姆定律,则待测电阻Rx=;
(2)①两灯泡并联,电流表测A1测电阻R1两端的电流,闭合开关S后,电流表A1的示数为零、电流表A2的示数正常,并联电路互不影响,说明R1支路断路,故在R1处断路;
②由乙图知,电流表使用0﹣0.6A量程,分度值为0.02A,示数为0.36A,电阻R1的电流,I1=0.36A;
电阻Rx的电流,I2=0.48A,
由并联分流的公式,=,
测待测电阻Rx===6Ω。
故答案为:(1)①如上图;②右;③;(2)①R1断路;②0.36;6。
【点评】本题是有关伏安法测电阻的实验,考查了测量的原理,实物图的连接、电表的读数及电阻的计算,同时考查了电路故障的分析及欧姆定律在串联电路中的应用,考查全面,难度适中。
25.【分析】(1)由已知条件,根据电阻的串联和欧姆定律,求此时变阻器接入电路中的阻值;
(2)由电阻的串联求总电阻,由欧姆定律得出毫安表的读数Ⅰ与Rx的关系式;
(3)分别将150Ω、1100Ω代入Ⅰ与Rx的关系式,根据毫安表分度值为0.2mA,据此分别标出5mA和1.2mA指针的位置。
【解答】解:
(1)用导线将a、b直接连起来,移动滑动变阳器R1的滑片P,使毫安表指针正好偏转到满刻度Ig,Ig处就可以标为“0欧”,此时R1与Rg串联,
根据电阻的串联和欧姆定律可得,此时变阻器接入电路中的阻值:
R1=﹣Rg;
(2)保持变阻器R1接入电路中阻值不变,在a、b间接入被测电阻Rx,此时R1、Rg、Rx串联,
则此时的总电阻:
R=Rx+R1+Rg=Rx+﹣Rg+Rg=Rx+,
由欧姆定律可得,毫安表的读数Ⅰ与Rx的关系式为:
I===Ig﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①,
(3)若U=1.5V,Ig=10mA=0.01A,分别将150Ω、1100Ω代入①得,对应的电流分别为:
I1=×0.01A=0.005A=5mA;
I2=×0.01A=1.2×10﹣3A=1.2mA;
乙图中,毫安表分度值为0.2mA,据此在5mA和1.2mA的位置标出标出150Ω、1100Ω,如下所示:
答:(1)﹣Rg;(2)Ig;(3)如上所示。
【点评】本题考查串联电路的规律及欧姆定律的运用,关键是从题中获取有效的信息,体现了与高中物理知识的衔接,难度较大。
26.【分析】(1)原电路中,电流表与灯并联,电压表串联在电路中,是错误的,电流表应与灯串联,电压表与灯并联,据此改正;
闭合开关后,当滑动变阻器滑片向左移动时,电流表示数增大,电阻减小,离下接线柱近,接左下接线柱。
(2)电流表的量程为0﹣0.6A,分度值为0.02A,示数为0.32A,根据R=算出电阻,根据P=UI算出额定功率;
(3)求出小灯泡正常发光时的电流,以及滑动变阻器接入电路的电阻,根据提供的滑动变阻器的最大电流和最大阻值进行选择;
(4)灯丝的电阻随温度的升高而增大。
【解答】解:(1)原电路中,电流表与灯并联,电压表串联在电路中,是错误的,电流表与灯串联,电压表与灯并联;
原题中滑动变阻器接了两个下接线柱,应该“一上一下”,当滑动变阻器滑片向左移动时,电流表示数增大,电阻减小,离下接线柱近,接左下接线柱。如下所示:
(2)由乙图知电流表使用0﹣0.6A量程,分度值0.02A,示数为0.32A,电压表的示数为3.8V,
灯泡的电阻为R==≈11.88Ω
灯泡额定功率P=UI=3.8V×0.32A=1.216W≈1.22W;
(3)由(2)知灯泡正常工作时,电路中的电流:I=0.32A,故C不适合;
灯泡正常工作时,两端的电压为3.8V,滑动变阻器两端的电压为6V﹣3.8V=2.2V,
则变阻器的电阻为:R滑==≈6.9Ω,所以变阻器A不合适;
因此在本实验中应选择的滑动变阻器是B;
(4)由图象知:当电压为0.5V时,电流为0.1A,电阻为R1===5Ω;
当电压为3V时,电流为0.3A,电阻为R2===10Ω;
当电压为3.8V时,电阻为11.9Ω,
故可以得出电压增大、电流增大,灯丝温度升高,电阻变大,即灯丝的电阻随温度的升高而增大。
故答案为:(1)见上图;(2)0.32;11.88;1.22;(3)B;(4)增大。
【点评】本题是测小灯泡电阻的实验,考查了实物图的连接,电流表的读数,电阻的计算、额定功率的计算,滑动变阻器的选择,因小灯泡电阻的因素等,都是常考的问题,要掌握好。
27.【分析】(1)为了保护电路,闭合开关前滑片在阻值最大处;
(2)电压表的特点是电阻很大,串联在电路中相当于断路,电流表无示数,电压表有示数;
(3)根据电流表的量程和分度值读出电流,再根据R=算出第二次电阻,最后求出平均电阻;
(4)要测量电阻阻值,需要测出电阻两端电压与通过电阻的电流,然后应用欧姆定律求出电阻阻值;
分析图示电路图,应用串并联电路特点与欧姆定律分析答题。
【解答】解:(1)为了保护电路,闭合开关前滑片在阻值最大处即A端;
(2)由电路图知:电压表串联在电路中,电流表并联在电路中,由于电压表的电阻很大串联在电路中相当于断路,电路中没有电流,电流表示数为零
电压表与电源两端相连,有示数;
(3)图乙中电流表的量程为0﹣0.6A,分度值为0.02A,示数为0.24A,
此时的电阻R2==≈10.4Ω;
三次的平均电阻为:R==≈10.3Ω;
(4)A.两电阻串联,电压表测电源电压示数为U,电流表测量总电流示数为I,总电阻为,Rx的阻值为Rx=﹣R0,故A可以测出Rx的阻值,故不A正确;
B、两电阻并联,电压表测电源电压示数为U,电流表测量R的电流示数为I,
已知R的电阻,根据U=IR算出R两端的电压也就是电源电压,无法知电流,不能测出电阻,故B错误;
C、两电阻并联,上面的电流表测量干路的总电流示数I,下面的电流表测量电阻R的电流示数为I1,
已知R的电阻和电流,根据欧姆定律求出R的电压U=I1R,Rx的电流Ix=I﹣I1,则Rx==,故C正确;
D、两电阻串联,分别利用电流表测出滑片位于最大阻值处和0Ω时电路中的电流分别为I1和I2,根据电阻的串联和欧姆定律表示出电源的电压,利用电源的电压不变得出等式即可求出Rx的阻值,故D正确。
故选ACD。
故答案为:(1)A;(2)电压表和电流表的位置互换了;(3)10.3;(4)ACD。
【点评】本题难点是特殊方法测电阻阻值问题,要测电阻阻值,需要测出待测电阻两端电压与通过电阻电流,分析清楚图示电路结构、应用串并联电路特点与欧姆定律即可正确解题。
28.【分析】(1)根据电路图连接实物图就要注意一一对应,同时注意滑动变阻器接法是一上一下、电压表和被测电阻并联并注意正负接线柱的接法。
(2)根据串联电路的电压特点和欧姆定律可求电流表的示数I写出表示电压表示数U大小的关系式;
(3)①为了保护电路,闭合开关前应使滑动变阻器连入电路的阻值为最大值;
②从图丙中选两个点,根据欧姆定律列出方程可解。
【解答】解:(1)连接实物图时,需要注意和电路图一一对应,另外是电压表和电流表的连接一定要注意正负接线柱,如下图所示:
(2)已知电源电压U0,电阻Rx和滑动变阻器串联,电路中电流为I,
电压表测量滑动变阻器的电压,由串联电路的电压特点和欧姆定律;
电压表的示数:U=U0﹣Ux=U0﹣IRx;
(3)①为了保护电路,闭合开关前应使滑动变阻器连入电路的阻值为最大值;
②电阻Rx和滑动变阻器串联,根据欧姆定律可得,
U0=U+IRx; U0=2.4V+0.1A×Rx;Ⅰ
U0=1.8V+0.2A×Rx;Ⅱ
由Ⅰ、Ⅱ可得,U0=3V;Rx=6Ω。
故答案为:(1)如上图;(2)U0﹣IRx; (3)①最大; ②3; 6。
【点评】本题是测电阻的实验,考查了电路连接、欧姆定律的计算,是一道综合题。
29.【分析】(1)根据灯泡的额定电压确定电压表的量程,根据P=UI求出灯泡额定电流的大约值,从而确定电流表的量程;
(2)将灯泡、电流表以及滑动变阻器串联连接,电压表并联在灯泡两端,注意滑动变阻器按一上一下原则接线;
(3)根据电表的量程和分度值读出示数,利用欧姆定律求出小灯泡的电阻。
【解答】解:(1)因为灯泡的额定电压为3.8V,故电压表选择0~15V的量程;由P=UI可知,灯泡的额定电流约为:
I==≈0.26A,故电流表选择0~0.6A的量程;
(2)根据欧姆定律测量小灯泡的电阻,将灯泡、电流表滑动变阻器串联连接,电压表并联在灯泡两端,如下图所示:
(3)电压表的量程为0~15V,分度值为0.5V,灯泡两端的电压为3.5V,
电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,通过灯泡的电流为0.2A,
由I=可得,灯泡的电阻R===17.5Ω。
故答案为:(1)0~0.6A;(2)如上图所示;(3)17.5。
【点评】本题考查了伏安法测电阻实验的原理图和电表的读数以及欧姆定律的应用,明确实验的原理是关键。
30.【分析】(1)根据灯的额定电压确定电压表量程与灯并联;
(2)为保护电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应处于阻值最大处;
(3)电路电阻太大,电路电流很小,灯泡实际功率很小时,灯泡不发光,可以移动滑片,减小滑动变阻器接入电路的中子,看灯泡是否发光;
(4)因电流表选用小量程,电流表示数最大0.6A;根据电流表大小量程之比为5:1回答;
(5)灯的额定电压下正常发光,由欧姆定律,小灯泡正常发光时的电阻;
(6)分析表中的6组数据可知,电流逐渐增大的过程中,灯泡亮度增大,钨丝温度升高,灯丝的电阻受温度影响而增大。
【解答】解:
(1)标有“2.5V”的小灯泡表示灯的额定电压为2.5V,故电压表选用小量程与灯并联,如下所示:
(2)为保护电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应处于阻值最大处,即图中最左端;
(3)闭合开关后,电流表、电压表均有示数,灯泡不亮可能是由于电路电阻太大,电路电流太小,灯泡实际功率太小造成的,可以移动滑动变阻器的滑片,观察小灯泡是否发光,故选D;
(4)因电流表选用小量程,电流表示数不可能为1.0A(或通过灯的电流随电压的减小而变小),故数据⑥是错误的,错误的原因在于选用小量程却按大量程读数了,根据电流表大小量程之比为5:1,正确的电流大小为0.20A;
(5)灯的额定电压下正常发光,由表中数据结合欧姆定律可得,小灯泡正常发光时的电阻:
RL==≈8.33Ω;
(6)分析表中的4组数据可知,电流变大时,灯泡电阻就会增大,这是因为电流变大灯泡亮度增加,钨丝温度升高,钨丝受温度影响所致。温度越高,小灯泡电阻越大。
故答案为:(1)如上图所示;(2)左;(3)D;(4)1.00;0.20;(5)8.33;(6)温度越高,小灯泡电阻越大。
【点评】这是一道综合性很强的题目,考查了实物图连接、电阻的计算以及电路故障的判断、影响电阻的因素等,对于这些知识要全面掌握灵活运用。
31.【分析】(1)要求滑片向右滑电压表示数减小确定变阻器的连接;
(2)为保护电路,闭合开关前应将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处;
(3)根据电压表、电流表选用的量程确定分度值读数,由欧姆定律求未知电阻;多次测量取平均值可减小误差;
(4)根据欧姆定律求滑动变阻器接入电路的电阻;根据电阻的串联和欧姆定律求电阻Rx阻值;据此分析回答。
【解答】解:(1)要求滑片向右滑,电压表示数减小,即电流变小,电阻变大,故滑片以左电阻丝连入电路中,如下所示:
(2)为保护电路,闭合开关前应将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处的B端;
(3)电压表、电流表示数如图乙所示,电表都选用小量程,分度值分别为0.1V和0.02A,大小分别为2.4V和0.24A,由欧姆定律,则未知电阻Rx===10Ω.实验中,为了减小误差,还需进行的操作是:移动滑片,多次测量取平均值;
(4)电源电压恒为1.5V,将M,N用导线连接,调节滑动变阻器,使电流表指针指在0.6A处,根据欧姆定律,根据欧姆定律I=,则此时滑动变阻器接入电路的电阻:
R1==2.5Ω.保持滑动变阻器滑片位置不变,若在M、N之间加入电阻Rx,电流表示数如图乙所示,此时电流大小I2=0.2A,
由电阻的串联规律和欧姆定律,则电阻Rx阻值:
Rx=﹣R1=﹣2.5Ω=7.5Ω﹣2.5Ω=5Ω。
把此电流表A上各电流值改成对应的电阻值,你就可以把它改装成能测电阻的仪表。
故答案为:(1)如上所示;(2)B;(3)10;移动变阻器的滑片,多次测量取平均值;(4)5;电阻。
【点评】本题用“伏安法”测量未知电阻Rx的,考查电路的连接、注意事项、电表读数、电阻计算及数据处理和串联电路的规律及欧姆定律的运用。
32.【分析】(1)要求变阻器滑片向左移动时电流表示数变大,即电阻变小,确定变阻器的连接,根据电源电压确定电压表选用的量程与电阻并联;
(2)为保护电路,连接电路时,开关应处于断开状态。闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移到阻值最大处;(3)连接好电路,闭合开关,发现电流表和电压表都有较小的示数,说明电路为通路,电阻较大,无论怎样移动滑动变阻器的滑片,电流表和电压表的示数都不变,滑动变阻器没有变阻的作用,据此分析;
(4)由电流表选用的量程确定分度值读数,由欧姆定律通过计算该定值电阻的阻值。
【解答】解:(1)要求变阻器滑片向左移动时电流表示数变大,即电阻变小,故滑片以左电阻丝连入电路中,电源电压为3V,故电压表选用小量程与电阻并联,如下所示:
(2)连接电路时,开关应处于断开状态;闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移到阻值最大处即最右端的位置。
(3)连接好电路,闭合开关,发现电流表和电压表都有较小的示数,说明电路为通路,且电阻较大,无论怎样移动滑动变阻器的滑片,电流表和电压表的示数都不变,滑动变阻器没有变阻的作用,造成这一现象的原因可能是:滑动变阻器接了下面的两个接线柱,选D;
(4)第一次实验中电流表的示数如图丙所示,图中电流表选用小量程,分度值为0.02A,其示数是0.24A.由欧姆定律,该定值电阻的阻值约是:
R===5.0Ω。
故答案为:(1)如上所示;(2)断开;右;(3)D;(4)0.24;5.0。
【点评】本题用“伏安法”测未知电阻R的电阻值,考查电路的连接、注意事项、反常现象的分析及电流表读数和电阻的计算。
33.【分析】(1)为了保护电路,连接电路时,开关应断开,闭合开关前滑动变阻器接入电路的阻值应为最大;
(2)闭合开关,发现电流表示数逐渐增大,说明总电阻较小,电压表示数为零,说明与电压表并联的电阻可能短路;
(3)由表格数据,由欧姆定律计算电阻丝的阻值。
(4)题目中告诉了小灯泡的额定电压,要注意分析电压表的量程及电源电压,根据电流表的量程和分度值,读出电流表的示数,根据P=UI算出小灯泡的额定功率。
【解答】解:(1)连接电路时,开关S应处于断开状态,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处即A端;
(2)闭合开关,滑片P向右缓慢移动时,发现电流表示数逐渐增大,说明总电阻减小,电压表示数为零,说明与电压表并联的电阻可能短路;
(3)根据表中数据知R====5Ω;
(4)电源电压为3V,故为了测量“额定电压为3.8V,额定电流小于0.6A的小灯泡”的额定功率,除了将图中的电阻丝更换成小灯泡后外,还必须增大电源电压,并且将0﹣3V的量程换成0﹣15V的量程;
电流表的量程为0﹣0.6A,分度值为0.02A,示数为0.3A,则小灯泡的额定功率:P=UI=3.8V×0.3A=1.14W。
故答案为:(1)断开;A;(2)短路;(3)5;(4)增大;电压表;0.3;1.14。
【点评】本题考查了测量某电阻丝的电阻和电功率的测量,注意考查了注意事项、故障分析、电阻的计算、电功率的计算以及调节,是一道综合性实验题,难度不大。
三.计算题(共7小题)
34.【分析】(1)知道灯泡的额定电压和额定功率,根据P=求出其电阻值;
(2)只闭合开关S、S2,变阻器R与R0串联,电压表测量R两端的电压,由图象乙可知,当电流表示数为I1时,滑动变阻器连入电路的阻值为6Ω;根据欧姆定律即可求出电流表示数I1;
(3)只闭合开关S、S1,变阻器R与L串联,滑片P移动到另一位置时,根据电流表的示数变化求出此时的电流I2,根据串联电路的分压特点和欧姆定律表示出变阻器R与L串联和变阻器R与R0串联的电源电压;联立方程即可求出;
(4)只闭合开关S、S1,变阻器R与L串联,根据电流表和灯泡的正常工作电流得出电路中的最大电流,然后根据串联电路的分压特点和欧姆定律求出滑动变阻器连入电路中的最小阻值;
根据电压表的量程和串联电路的分压特点求出此时灯泡两端的最小电压,根据欧姆定律求出最小电流,然后根据欧姆定律求出滑动变阻器连入电路中的最大阻值。
【解答】解:
(1)由P=得,小灯泡正常工作时的电阻:
RL===12Ω;
(2)只闭合开关S、S2,变阻器R与R0串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,当滑片P在某一位置时,由图象乙可知,当电流表示数为I1时,滑动变阻器连入电路的阻值为6Ω,
则此时电流表的示数:I1===0.5A;
(3)只闭合开关S、S1,变阻器R与L串联,滑片P移动到另一位置时,已知电流表示数比I1减小了0.2A,
则此时的电流:I2=I1﹣0.2A=0.5A﹣0.2A=0.3A;
根据串联电路中总电压等于各分电压之和以及欧姆定律可得电源电压:
U=I2(R滑′+RL)=0.3A×(R0+12Ω)﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
只闭合开关S、S2,变阻器R与R0串联时,电源电压:
U=U滑+I1R0=3V+0.5A×R0 ﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
联立①②解得:R0=30Ω,
则电源电压:U=3V+0.5A×R0=3V+0.5A×30Ω=18V。
(4)由P=UI可得,灯泡的额定电流:
IL===0.5A,
因串联电路中各处的电流相等,且灯泡的额定电流为0.5A,电流表的量程为0~0.6A,
所以,电路中的最大电流为Imax=0.5A,
此时电路中的总电阻:
R总===36Ω,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,滑动变阻器接入电路中的最小阻值:
Rmin=R总﹣RL=36Ω﹣12Ω=24Ω;
由于电压表的量程为0~15V,则当电压表的示数为15V时,变阻器接入电路中的电阻最大,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,此时灯泡两端的电压:
ULmin=U﹣U滑大=18V﹣15V=3V,
电路中的电流:
Imin===0.25A,
滑动变阻器接入电路中的最大阻值:
Rmax===60Ω,
故滑动变阻器R2接入电路的阻值范围为24Ω~60Ω。
答:(1)灯泡正常工作时的电阻为12Ω;
(2)电流表示数I1=0.5A;
(3)电源电压为18V;
(4)滑动变阻器连入电路中的阻值变化范围为24Ω~60Ω。
【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的灵活应用,分清开关闭合、断开时电路的连接方式和根据电源电压不变列出方程式是关键,有一定难度。
35.【分析】(1)分析电路的连接,根据欧姆定律求电源电压;
(2)由电压表可能的示数,根据串联电路电压的规律和分压原理确变阻器的阻值定电压表的连接位置。
【解答】解:
(1)当变阻器的滑片P移至a端时,变阻器连入电路的电阻为0,电路中只有R1,
闭合开关S后,电流表A的示数为0.6A,即通过R1的电流I1=0.3A,
由欧姆定律得,R1的电压(即电源电压):
U=U1=I1R1=0.3A×20Ω=6V;
(2)由图知,若电压表选用大量程,其示数为10V,而电源电压为6V,
根据串联电路的电压规律可知,电压表示数不可能大于电源电压,所以不存在这种情况;
因此,电压表只能选用小量程,其示数应为2V;则电压表不能接在电源两端,即不能接在AC间;
当电压表并联在AB两端时,此时电压表测R1两端的电压,即U1=2V,
则滑动变阻器两端的电压:U滑=U﹣U1=6V﹣2V=4V,
根据串联分压规律可得:=,即:=,
解得:R滑=40Ω;
当电压表并联在BC两端时,此时电压表测R2两端的电压,即U滑′=2V,
此时R1两端的电压:U1′=U﹣U滑′=6V﹣2V=4V,
根据串联分压规律可得:=,即:=,
解得:R滑′=10Ω;
综上可知,电压表可在AB间,对应的变阻器连入电路中的电阻为40Ω;
电压表也可接在BC间,对应的变阻器连入电路中的电阻为10Ω。
答:(1)电源电压U为6V;
(2)电压表接在AB间,滑动变阻器R2对应的电阻值为40Ω;接在BC间,滑动变阻器R2对应的电阻值为10Ω。
【点评】本题考查欧姆定律,电压表使用、串联电路的规律的综合运用,关键熟练运用相关规律即可正确解题,难度不大。
36.【分析】由电路图可知,R1与R2并联,电流表A测干路电流,电流表A1测R1支路的电流。
(1)根据并联电路的电流特点和电流表指针的位置确定A1、A2电流表的量程,再根据分度值读出示数,进一步即可求出通过L1的电流。利用欧姆定律求出电源电压;
(2)根据并联电路的电流特点求出通过L2的电流;
(3)根据“替换前后只有一个电流表的示数发生了变化”确定替换的电阻;
(4)替换后电流表示数减少了0.3A,求出干路电流,根据并联电路的电流特点求出通过Rx的电流,再根据欧姆定律求出Rx的阻值。
【解答】解:由电路图可知,R1与R2并联,电流表A测干路电流,电流表A1测R1支路的电流,电压表测电源的电压。
(1)因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,且两电流表指针的位置相同,
所以,电流表A的量程为0~3A,分度值为0.1A,干路电流I=1.5A,
电流表A1的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,通过R1的电流I1=0.3A,
因并联电路中各支路两端的电压相等,
由I=可得,电源电压:U=U1=I1R1=0.3A×30Ω=9V;
(2)因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
所以通过电阻R2的电流:
I2=I﹣I1=1.5A﹣0.3A=1.2A;
(3)由题知,用电阻Rx替换电阻R1、R2中的一个,替换前后,只有一个电流表的示数发生了变化;
若用Rx替换电阻R1,则电流表A1所在支路的电阻发生变化,电流表A1的示数会发生变化,同时干路电流也会发生变化,即电流表A的示数发生变化,不符合题意;
因此只能是用Rx替换电阻R2;
(4)替换后电流表示数减少了0.3A,则干路电流变为:
I′=I﹣△I=1.5A﹣0.3A=1.2A,
根据并联电路中干路电流等于各支路电流之和可知,此时通过Rx的电流为:
Ix=I′﹣I1=1.2A﹣0.3A=0.9A,
根据I=可得Rx的阻值:
Rx===10Ω。
答:(1)电源电压U是9V;
(2)通过定值电阻R2的电流是1.2A;
(3)Rx替换的是电阻R2。
(4)未知电阻Rx的阻值为10Ω。
【点评】本题考查了并联电路的特点和欧姆定律的灵活应用以及电路的动态分析,关键是电流表量程的确定和读数以及根据题意确定出替换的电阻。
37.【分析】(1)由图a知,压力传感器R与电流表串联在电源上,由欧姆定律计算电流表的示数为12mA时,R的阻值,由R与F的表达式计算出压力传感器受到压力,由杠杆平衡条件可计算出人对踏板压力,即可得到人的质量;
(2)由图象求出R与F关系的表达式;
人体重最大时对踏板压力最大,压力传感器受到压力最大,由图象知R连入电路的阻值最小,电路中电流最大,由此计算电流表示数为0.1A时,计算出压力传感器受到压力,从而计算人的体重即可。
【解答】解:
(1)由图a知,压力传感器R与电流表串联在电源上,由欧姆定律可得此时R连入电路的阻值:
R===250Ω,
由图象可知,此时人对踏板压力F=100N,
人对踏板压力F压=G人g=m人g,由杠杆平衡条件有:F×AO=m人g×BO,
所以:m人===50kg;
(2)由图象知,R与所受压力F变化成线性关系,设R=aF+b,
当F=100N时,R=250Ω,
即:250Ω=100N×a+b…①
当F=200N时,R=200Ω,
即:200Ω=200N×a+b…②
解①②可得:a=﹣0.5Ω/N,b=300Ω,
所以R=﹣0.5Ω/N•F+300Ω,
因为R阻值随F增大而减小,所以当电流表示数达到最大0.1A时,R阻值最小,压力传感器受到压力最大,人对踏板压力最大,
此时传感器的电阻:R'===30Ω,
则:30Ω=﹣0.5Ω/N•F+300Ω,
所以压力杆对传感器的压力:F′=540N,
由杠杆平衡条件有:F'×AO=m人'g×BO
秤能称的最大体重值:m人'===270kg。
答:(1)如果某人站在该秤踏级上时,电流表的示数为12mA,这个人的体重是50kg;
(2)该秤能显示的最大体重值是270kg。
【点评】本题以体重的电子秤考查了杠杆平衡条件和欧姆定律的应用,能从图象中获取有用信息并得到R与F的表达式是关键,体现了数理的结合。
38.【分析】(1)由图知,两电阻串联,电压表测R2两端电压,电流表测电路中电流,电流表示数为1A,电压表示数为3V,由串联电路特点和欧姆定律可计算R1的阻值;
再计算出压力1N时,变阻器连入电路的阻值,根据压力F的大小与R2的阻值大小成正比例关系可得F1与R2阻值之比;
(2)当滑片P滑至最下端时,电压表示数为7.5V,由串联电路特点和欧姆定律计算此时R2连入电路的阻值,由压力F的大小与R2的阻值大小成正比例关系计算压力F2的大小;
(3)由F与R2的关系式表示出R2,由串联电路特点和欧姆定律表示电压表示数,从而得到F的大小与电压表示数之间的函数关系表达式。
【解答】解:(1)由图可知,R1、R2串联,电压表测R2两端电压,电流表测电路中电流,
当F1=1N时,电流表示数为1A,电压数为3V,由串联电路特点可知,此时U1=U﹣U2=12V﹣3V=9V,并且:I1=I2=1A,
由欧姆定律可得,R1的阻值:R1===9Ω;
此时R2连入电路的阻值:R2===3Ω,
所以压力F1与R2阻值之比:k===N/Ω,
(2)当滑片P滑至最下端时,变阻器连入阻值最大,电压表示数为7.5V,
此时电路中电流:I'=I2′=I1′====0.5A,
所以R2的最大值:R2最大===15Ω,
因为压力F的大小与R2的阻值大小成正比例关系,即:F=kR2,
所以压力F2=N/Ω×R2最大=N/Ω×15Ω=5N;
(3)由F=kR2有:R2==,
串联电路特点和欧姆定律表示电压表示数:
UV=IR2=•R2==,
化简可得:F=(N)。
答:(1)定值电阻R1为9Ω;压力F1与R2阻值之比k为N/Ω;
(2)当滑片P滑至最下端时,压力F2为5N;
(3)压力F的大小与电压表示数之间的函数关系表达式为F=(N)。
【点评】本题考查了串联电路特点和欧姆定律公式的应用,关键是根据题意得到F与R2的表达式。
39.【分析】(1)知道灯泡的额定电压和额定功率,根据P=UI=求出小灯泡的电阻;
(2)灯泡正常工作时两端电压为2V,根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出电路中的电流,根据串联电路的电压特点求出湖水电阻两端的电压,再根据欧姆定律求出湖水的电阻,根据图乙得出灯泡正常发光时湖水水位高于警戒线的高度;
(3)根据电阻的串联和欧姆定律得出I与h的关系式,分析关系式中I与h的关系判断将电流表改为水位计时刻度是否均匀。
【解答】解:(1)由P=UI=可得,小灯泡的电阻:
RL===2Ω;
(2)因串联电路中各处的电流相等,且灯泡正常发光,
所以,电路中的电流:
I=IL===1A,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,湖水电阻两端的电压:
UR=U﹣UL=6V﹣2V=4V,
则湖水的电阻:
R===4Ω,
由图乙可知,x=0.2m﹣1=5m,此时灯泡正常工作;
(3)由图象可知,R与x成正比例函数,设为R=kx,
把R=4Ω、x=0.2m﹣1代入可得:k=20Ω•m,
则R=20Ω•m×x=,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,I与h的关系式:
I===,
由表达式可知,将电流表改为水位计时,I与h不成比例,电流表的示数变化不均匀,即水位计的刻度不均匀。
答:(1)小灯泡的电阻为2Ω;
(2)湖水水位高于警戒水位5m时,灯泡正常工作;
(3)将电流表改为水位计,水位计的刻度是不均匀的,原因:R与x的关系式为20Ω•m×x,I与h的关系式为I=,由I与h不成正比可知将电流表改为水位计后,水位计的刻度是不均匀。
【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的灵活应用,由图象判断水位的高度,体现了物理在实际生活中的应用,本题难点在于分析电流表改为水位计时,水位计的刻度是否均匀。
40.【分析】(1)由图乙可知当踏板空载时,压力传感器的电阻为45Ω,闭合开关时,压力传感器和报警器串联,根据欧姆定律求出电流,再求出电源电压;
(2)电压表示数达到5V时,报警器R0开始发出报警信号,根据欧姆定律求出电流,再求出压力传感器两端的电压,根据欧姆定律求出压力传感器的阻值,从图象中找出压力值,再根据杠杆平衡条件求出踏板设定的最大压力值;
(3)电源电压升高时,R0两端分得的电压增大,为保证报警器仍在踏板原设定的最大压力值时报警,应减小R0两端的电压,根据杠杆的平衡条件判断踏板触点移动的方向。
若电源电压变为14V,为保证报警器仍在踏板原设定的最大压力值时报警,电路中的电流仍变为0.5A,根据欧姆定律算出R的电电阻,从表格中判断出压力F,再根据杠杆平衡条件求出OB的长度,判断出移动的距离。
【解答】解:
(1)闭合开关时,压力传感器R和R报警器R0串联,电压表测报警器R0两端的电压,
由表格数据可知,当踏板空载时(F=0N),压力传感器的电阻为R=45Ω,已知R0=10Ω,电压表的示数为2V,
此时电路中的电流:I===0.2A,
电源电压为:U=I(R+R0)=0.2A×(10Ω+45Ω)=11V;
(2)报警器R0开始发出报警信号时,其电压为U0′=5V,
此时电路中的电流:I′===0.5A,
传感器两端的电压:U传=U﹣U0′=11V﹣5V=6V,
此时传感器的阻值:R′===12Ω,
由图象可知,当传感器的阻值为12Ω时,对应的压力F压=25N,
由题知,ABO为一水平杠杆,O为支点,AB:OB=5:1,则OB=OA=×120cm=20cm,
根据杠杆平衡条件可得:F压×OA=F踏×OB,即25N×6=F踏×1,
解得F踏=150N,即踏板设定的最大压力值为150N;
(3)若电源电压增大变为14V时,R0两端分得的电压增大,根据串联电路的分压特点可知,应增大压敏电阻分担的电压,保证R0两端分得的电压不变,此时就应该增大压敏电阻的阻值;
因压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小,所以应该减小压杆对传感器的压力,由杠杆平衡条件F压×OA=F踏×OB可知,OA不变,F踏不变,所以F压和OB成正比,要减小压杆对传感器的压力,应减小OB,即把踏板触点B向左移动。
若电源电压变为14V,为保证报警器仍在踏板原设定的最大压力值时报警(即电压表示数仍然为5V),电路中的电流仍为0.5A;
报警时压力传感器的电阻:R″===18Ω;
由图象可知,当传感器的阻值为18Ω时,对应的压力为F压′=15N,
根据杠杆平衡条件可得:F踏×OB′=F压′×OA,即150N×OB′=15N×1.2m,
解得OB′=0.12m=12cm;
移动的距离:s=OB﹣OB′=20cm﹣12cm=8cm,
故触点B应该向左移动8cm。
答:(1)电源电压为11V;
(2)当报警器开始报警时,踏板设定的最大压力值为150N;
(3)若电源电压变为14V,为保证报警器仍在踏板原设定的最大压力值时报警,应在杠杆上水平调节踏板触点B的位置,触点B应该向左移动8cm。
【点评】本题中主要考查了串联电路分压的特点、杠杆平衡条件的应用等,具有一定的综合性,理解图象和这一装置的工作原理,是解决此题的前提,对我们分析题意的能力要求较高。
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