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2021中考物理真题分类汇编-欧姆定律-伏安法测电阻的实验专题(含答案,共36题)
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这是一份2021中考物理真题分类汇编-欧姆定律-伏安法测电阻的实验专题(含答案,共36题),共46页。试卷主要包含了在“伏安法测电阻”实验中,测量定值电阻的阻值,各一个,开关、导线若干等内容,欢迎下载使用。
2021中考物理真题分类汇编-欧姆定律-伏安法测电阻的实验专题(含答案,共36题)
一.填空题(共1小题)
1.(2021•成都)小毅同学用如图所示电路测未知电阻Rx的阻值,闭合开关前,他应将滑动变阻器的滑片移到 端。实验时,他移动滑片,多次测量求Rx的平均值是为了 。
二.实验探究题(共34小题)
2.(2021•西藏)在“伏安法测电阻”实验中。
(1)按图甲连接电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应放在 端;闭合开关后,电流表无示数,电压表有示数,此时电路中的故障原因可能是 ;
(2)故障排除后开始实验,移动滑动变阻器的滑片,当电压表的示数为1.2V时,电流表的示数如图乙所示,则通过定值电阻的电流为 A,本次实验定值电阻的测量值为 Ω;
(3)将上述实验中的定值电阻换成额定电压为3.8V的灯泡,下表是按正确的操作测得的数据:
实验次数
1
2
3
电压U/V
2.0
3.0
3.8
电流I/A
0.33
0.34
0.40
电阻R/Ω
6.0
8.8
9.5
三次计算出的小灯泡的阻值不相等,其原因是 。
3.(2021•淄博)电阻是组成电路的重要元件,在进行电路连接时,通常需要知道电阻的阻值。小雨利用电源(恒定不变)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关等器材,测电阻R的阻值。
(1)图甲是小雨连接的部分电路,请用笔画线代线将电路连接完整。
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片P应调到 (填“A”或“B”)端。移动滑片P,两表指针均不动。产生这一现象的原因是 。
(3)改正错误后,闭合开关。将滑片P移到某位置,记下电压表和电流表的示数。接下来的操作是 。(填字母)
A.结束实验,整理器材
B.将滑片P移到另外几个位置,分别记下电压表和电流表的示数
C.换用另一个定值电阻将滑片P移到某位置,记下电压表和电流表的示数
(4)小雨将实验数据记录在下表中。
实验次数
电压U/V
电流I/A
电阻R/Ω
1
1
0.2
2
2
0.42
3
3
①第3次实验时,将滑片P移到A端,电流表的指针位置如图乙所示,此时,电流表的示数为 。
②算出每次的电阻后,为得到电阻R的阻值,还应 。
(5)小雨想利用现有器材继续测量一个阻值约为500Ω的电阻,正确连接电路,闭合开关,移动滑片P,发现实验无法进行,原因是 。
4.(2021•鄂尔多斯)“测量未知电阻阻值”实验中,提供了学生电源、电流表、电压表、滑动变阻器,一个阻值未知的定值电阻Rx,一个额定电压为2.5V,阻值约为8Ω的小灯泡,开关、导线若干。
(1)如图甲,“测量定值电阻Rx阻值”的实验电路中,接错了一根导线,请在错误的线上打“×”,并用笔画线代替导线改接到正确位置上。
(2)改正错误后,闭合开关前,滑片应滑至最 (选填“左”或“右”)端。
(3)试触后,选择合适量程。闭合开关,调节滑动变阻器,电流表、电压表示数如图乙,则Rx的阻值为 Ω(结果保留1位小数)。一次实验数据存在误差,接下来应通过 的方法来减小误差。
(4)完成实验后,进行误差分析:考虑到电压表中也有电流通过,该电路测得的Rx的测量值与真实值相比 (选填“偏大”或“偏小”)。
(5)同学们发现只用一只电表及已有其他器材(忽略定值电阻Rx的实验误差),也能测量小灯泡正常发光时的电阻。下列电路设计最合理的一项是 。
5.(2021•青岛)测量定值电阻的阻值
(1)实验依据的公式是 。
(2)图甲是刚刚接好的实物电路,请指出其中的错误或不妥之处 (写出一条即可)。
(3)实验中发现电流表无示数。为查找问题,先将导线1从a点断开,然后依次去接触e点、d点、c点及b点,发现当接触e点、d点时,电流表有示数,则电路故障不可能是 (选填符合要求的选项字母)。
A.开关S断路B.滑动变阻器断路C.电阻R断路
(4)排除电路故障后进行实验,得到如下数据,其中表格内空缺的电流值如图乙所示,则这个电流值为 A。
U/V
0.6
0.9
1.2
1.5
1.8
I/A
0.15
0.23
0.30
0.45
(5)表格填写完整后,根据表中数据,在图丙中描点并画出这个电阻R的U﹣I图象。
6.(2021•遵义)如图甲为某同学做“伏安法测电阻”的实验电路:
(1)请根据图甲的电路连接情况,在图乙虚线框内画出对应的电路图;
(2)闭合开关,电压表示数接近电源电压,电流表示数接近于零,无论怎样调节滑动变阻器滑片,两表示数几乎不变,则故障可能是 ;
(3)某次测量时,电压表示数为2.40V,电流表的示数如图丙所示,所测电阻Rx= 。
7.(2021•徐州)要测量一个约为数百欧的电阻Rx的阻值,器材有:干电池两节,电压表(量程为0~3V、0~15V)、滑动变阻器(100Ω 2A)和电阻箱(0~9999Ω)各一个,开关、导线若干。测量电路如图甲所示。
(1)和通常使用的“伏安法”不同,这次实验没有选用电流表。请你简要说明原因: 。
(2)在接通电路前,应将滑动变阻器的滑片P移到 端。
(3)连接好电路,闭合开关,移动滑动变阻器滑片,使电压表示数如图乙所示为 V。
(4)接下来把电路中的待测电阻Rx替换为电阻箱,然后要进行的操作是: 。
8.(2021•盐城)如图甲所示,小明测量接线柱AB间镍铬合金丝的电阻。
(1)如图甲,请指出小明在连接电路前,操作中的一处不妥之处: 。
(2)用笔画线代替导线将电路补充完整,使滑动变阻器滑片向右移动电阻增大。
(3)实验时,将滑动变阻器的滑片从阻值最大处移到最小处的过程中,发现电流表示数逐渐变大但不超过量程,电压表始终无示数。经检查是电压表出现了故障,故障应是电压表发生了 。
(4)排除故障后,第一次实验中电压表示数为0.5V,电流表的示数如图乙所示,该示数为 A,此时合金丝的电阻为 Ω。
(5)继续实验,根据测量需要及时调换电表量程,测得数据如下表。请在图丙中画出该镍铬合金丝的电流随电压的变化关系图像。
实验序号
1
2
3
4
5
6
7
电压U/V
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
电流I/A
/
0.16
0.24
0.30
0.37
0.42
0.45
(6)请推测若在该合金丝两端加4V的电压,电流表示数最可能为 (选填“0.45A”“0.47A”或“0.52A”)。
9.(2021•百色)在测量未知阻值R的实验中,小明设计了实验电路并进行连接,如图甲所示。
(1)在连接电路时,开关应处于 状态。
(2)图甲是小明接好的实物连接图,其中有一条导线连接错误,该导线是第 条(从图中选填导线序号);
(3)改正错误后再进行实验,实验前应将滑动变阻器的滑片P移到最 (选填“左”或“右”)端。小明闭合开关S,发现电流表无示数,电压表的示数较大,则电路故障可能是 。
(4)排除故障后,闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片P,当电压表示数为2.4V时,电流表示数如图乙所示,则其示数为 A,未知电阻R= Ω。
(5)若实验中只有一个电压表和一个已知阻值为R0的定值电阻,小明设计了如图丙所示的电路,同样可以测量未知电阻Rx的阻值,请将以下实验步骤补充完整:
①闭合开关S、断开开关S1,用电压表测出待测电阻Rx两端的电压为U1;
② ,记下此时电压表读数为U;
③请写出未知电阻R阻值表达式:Rx= (用U、U1和R0表示)。
10.(2021•锦州)小明所在的物理实验小组,利用图甲所示的电路测量额定电压为3.8V的小灯泡正常发光时的电阻。
(1)图甲中小明将一根导线连接错误,若此时闭合开关,小灯泡 (选填“发光”或“不发光”)。请你在接错的导线上打“×”,并用笔画线代替导线将电路连接正确。
(2)小明将电路改接正确后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,使小灯泡正常发光。此时电流表示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时的电阻是 Ω。
(3)小明测量了小灯泡在不同电压下的电流,并绘制了如图丙所示的图像,根据图像可知电流与电压并不成正比。原因是灯丝的电阻随温度升高而 。在这个图像中,横轴应该表示的物理量是 (选填“电压”或“电流”)。
(4)小明又设计了图丁所示的电路,只用电压表测量额定电压为2.5V小灯泡的额定功率。已知滑动变阻器R最大阻值为15Ω。电源电压恒定,其测量过程如下:
①闭合开关S1、S2,断开S3,将滑动变阻器的滑片移到右端,电压表示数为4.5V;
② (填三个开关闭合与断开情况)移动滑动变阻器的滑片,使电压表示数为 V,这时小灯泡正常发光。
③闭合开关S1、S2,断开S3,保持滑动变阻器滑片的位置不变,此时电压表示数为3V;
④小灯泡的额定功率P额= W。
11.(2021•广元)小敏同学根据如图甲所示电路完成“伏安法测量定值电阻”的实验。
(1)根据图甲,将图乙中的实物电路连接完整。
(2)连接电路后,闭合开关,发现电流表和电压表的示数都偏大,这说明小敏在实验操作上存在的问题是 。
(3)排除以上故障后,调节滑动变阻器,把测量的几组数据绘成如图丙所示的图象,则该电阻的阻值R= Ω。
(4)若将图乙中的电阻R换成一个额定电压为3.8V,阻值约为10Ω的小灯泡,若要测出该小灯泡的额定功率,则原实验电路中必须改变的是 。
A.电源电压
B.电压表量程
C.电源电压和电压表量程
12.(2021•随州)某实验小组在“测量小灯泡电阻”实验中,供选择的器材有“×V 0.25A”的灯泡、电流表、电压表、开关、电源、滑动变阻器和导线若干。
(1)请根据要求用笔画线代替导线将图甲中的实物电路连接完整(要求:向左移动滑动变阻器滑片P时,电路中的电流变大,且导线不能交叉)。
(2)正确连接电路后,将滑动变阻器接入最大阻值,闭合开关S,灯泡发光微弱,缓慢移动滑片P,读取两电表对应的示数并记录在实验表格中。当电流表示数为0.25A时,电压表指针所指位置(局部放大)如图乙所示,则读数是 V。
(3)该小组利用记录下的实验数据,绘制出了小灯泡灯丝的I﹣U图像,如图丙所示,分析图象可得出结论(只写1条即可): 。
(4)该小组在拓展实验中发现;相同型号的新灯泡和经常使用的旧灯泡在并联使用时,旧灯泡的亮度明显不如新灯泡。这个现象引起研究兴趣,通过小组合作讨论,他们得出:灯泡长期使用,灯丝由于表面升华而变细,灯丝电阻 (选填“变大”或“变小”),导致小灯泡在额定电压下工作时的实际功率小于额定功率。
13.(2021•荆门)做“测量小灯泡的电阻”的实验。
(1)小华同学连接实物电路如图甲所示,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P,发现小灯泡不亮。经检查,发现有一根导线连接错误,请你在连接错误的导线上打“×”,并用笔画线代替导线将图甲电路连接正确,连线不能交叉。
(2)连接电路时,开关必须 (选填“断开”或“闭合”)。电路连接完整后,闭合开关前应将滑动变阻器的滑片P移到 (选填“A”或“B”)端。
(3)正确连接电路后闭合开关,移动滑片P,当电流表的示数为0.2A时,电压表指针位置如图乙所示,则电压表读数为 V,小灯泡的阻值为 Ω。
14.(2021•毕节市)小明同学用“伏安法”测额定电压为2.5V小灯泡的电阻,实验电路如图甲。
(1)用笔画线代替导线,在图甲中完成实物电路连接(要求:滑动变阻器滑片P向右移动,小灯泡变暗)。
(2)连接好电路,闭合开关,小明发现电压表有示数,电流表无示数,移动滑片P,两表示数均无变化,则故障为 。
(3)小明排除故障后按要求完成实验,并根据实验数据绘制成U﹣I图象,如图乙,则小灯泡正常发光时的电阻为 Ω。
15.(2021•湘潭)科技小组用如图1所示电路测量定值电阻的阻值。
(1)请用笔画线代替导线,将图中的器材连接成完整电路。要求:
①滑片P向B端移动时,电流表示数变小;
②连线不能交叉;
(2)在连接电路时,开关应处于 (选填“断开”或“闭合”)状态,滑动变阻器滑片P应位于 (选填“A”或“B”)端;
(3)闭合开关前,发现电流表指针在零刻度线右端,其原因可能是 (选填“A”或“B”);
A.电流表没调零
B.电流表正负接线柱接反了
(4)问题解决后,闭合开关,滑片P移动到某一位置时,电压表的示数为2.5V,电流表的示数如图2所示,为 A,则R的阻值是 Ω;
(5)改变电阻两端电压,多次测量求平均值,分析数据,还可得出:导体电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 (选填“正”或“反”)比;
(6)另一小组的同学利用已知电阻R0,设计并连接了如图3所示的电路来测量未知定值电阻Rx的阻值。主要步骤如下:
①闭合开关S1和S2,电压表的示数为U1;
②只断开开关S2,电压表的示数为U2,此时通过Rx的电流为 ;
由此可得Rx的阻值为 (以上两空均用字母U1、U2、R0表示)。
16.(2021•益阳)如图甲所示是测量未知电阻Rx的实验电路,定值电阻R0=15Ω。
(1)请完善实验步骤
①只闭合开关S、S1,读出并记录电压表示数U1;
②只闭合开关 ,读出并记录电压表示数U2;
(2)若U1=1.5V,U2的大小如图乙所示,U2= V,则Rx= Ω。
(3)为了多测几组实验数据减小实验误差,实验电路应如何改进?请画出改进后的电路图。
17.(2021•襄阳)小阳利用一些实验器材做电学实验。
(1)做“测量电阻”实验,实验原理是 。按图甲连接实物时,开关必须处于 状态,滑片要移到 (选填“A”或“B”)端。当我们考虑电流表、电压表自身电阻值且能形成通路时,按图甲所示接法测出的电阻值比真实值要偏 (选填“大”或“小”)。
(2)在探究“电流与电阻关系”实验时,小阳分别用10Ω、15Ω、20Ω的三个电阻按图甲所示进行实验,其中电源电压6V恒定,滑动变阻器规格为“30Ω 1A”,得到如表实验数据。为提高结论的可靠性,他打算再选一个50Ω的定值电阻进行实验,结果收集不到需要的实验数据,原因是 。
电压U/V
3
电阻R/Ω
10
15
20
电流I/A
0.3
0.20
0.15
(3)学习电学知识之后,小阳用如图乙所示实验电路又做了一个实验。电源电压不变,R1为定值电阻,调节滑动变阻器R滑片,得出几组数据整理后如表。发现:可以将电压表改成能直接读出电阻的电表,那他在5.0V处应该读出的电阻值为 Ω。
次数
1
2
3
4
5
电压U/V
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
电阻R/Ω
1.0
2.5
5.0
10.0
18.(2021•铜仁市)小李利用如图所示电路测量某未知电阻R的阻值。
(1)请你根据电路图乙用笔画线代替导线,在实物图甲中补全电路连接。
(2)闭合开关后,无论怎样调节滑动变阻器滑片的位置,发现电压表有示数,电流表无示数,出现故障的原因是 ;排除故障后,调节滑动变阻器、电流表、电压表示数如图丙所示,则待测电阻Rx= Ω;
(3)实验小组在分析讨论误差时得知,电压表相当于可显示自身电压的定值电阻,则Rx的测量值 (选填“大于”、“小于”或“等于”)实际值。
19.(2021•宁夏)在测量标有2.5V小灯泡电阻的实验中,如图是甲同学连接好的电路。
(1)乙同学发现电路连接错误,只需更改一根导线即可。请你把接错的那一根导线找出来,并画上“×”,再用笔画线把它改接到正确的位置上。
(2)闭合开关前,应将滑片P移到滑动变阻器的最 (选填“左”或“右”)端。
(3)闭合开关,发现小灯泡不发光,电流表无示数,电压表示数较大,则电路故障可能是 。(写出一种可能即可)
(4)排除故障后,甲同学先闭合开关,调节滑动变阻器,使小灯泡正常发光,再调节滑动变阻器使小灯泡两端的电压逐次降低,实验中观察到的现象和测量的数据记录如下表:
序号
1
2
3
4
5
发光情况
明亮
较亮
较暗
暗
不发光
电压U/V
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
电流I/A
0.22
0.20
0.14
0.12
电阻R/Ω
11.4
10.0
7.0
4.7
当电压表的示数为1.5V时,电流表的示数如图所示为 A,则此时小灯泡的电阻约为 Ω。
(5)最后甲同学用表格中的电阻取平均值作小灯泡的电阻,乙同学认为这样处理不正确。请你说明理由: 。
20.(2021•内蒙古)物理兴趣小组利用“伏安法”测量一个阻值较小的定值电阻Rx的阻值,电路如图甲所示。已知电源电压为12V,R0=20Ω,滑动变阻器规格为“100Ω 0.6A”。
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中的电路连接完整,要求滑片向左移动连入电路中的阻值变小,导线不要交叉。
(2)连接电路后,闭合开关,发现电流表无示数,电压表示数接近电源电压。若导线和器材均完好,则故障可能是 。
(3)排除故障后,闭合开关调节滑片,测出多组数据,作出I﹣U图象,如图乙所示。则Rx阻值为 Ω。
(4)该电路中串联R0的作用是 。(填正确答案标号)
A.增大串联电阻,增大分压,电压表易于读数
B.增大串联电阻,增大分流,电流表易于读数
(5)利用该电路继续验证:电压一定,导体中电流与电阻成反比。断开开关,将R0单独接入CD间,闭合开关调节滑片,电压表示数为4V,记录电流值;用16Ω的电阻替换R0,调节滑片,使电压表示数为4V,再次记录电流值,此时滑片位置与上次实验相比 (填“偏左”或“偏右”)。实验室还有12Ω、10Ω、8Ω、6Ω、4Ω的定值电阻各一个,按上述步骤继续实验(每次CD间仅接入一个电阻),最多还可得出 组数据来验证该结论,在这几组可得出的实验数据中,电路总功率最大为 W。
21.(2021•通辽)在“测量小灯泡正常发光时的电阻”实验中小亮已连接的部分电路如图甲所示,小灯泡的额定电压U额=3.8V。
(1)请你用笔画线代替导线,将图甲中电路连接完整(要求:滑动变阻器滑片P向右移动时电阻变大)。
(2)实验中除保护电路外滑动变阻器另一个作用是 。闭合开关,小灯泡不亮,电流表无示数,电压表示数接近电源电压,造成电路故障的原因是 。
(3)排除故障后,当实验中小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时的电阻为 Ω(结果保留一位小数)。
(4)另一组的同学设计了图丙所示的实验电路,测出了小灯泡的额定功率,电源电压未知但恒定不变,R1和R2为滑动变阻器,R2的最大阻值R0,请你将实验步骤补充完整。
①只闭合开关S、S1调节R2,使电压表的示数为U额;
②只闭合开关S、S2, ,使电压表示数仍为U额;
③接着将R2的滑片P调至最左端,记下电压表的示数U1,再R2的滑片P调至最右端,记下电压表的示数U2,则小灯泡额定功率表达P额= (U额、R0、U1、U2表示)。
22.(2021•福建)用两节干电池、两个开关、一个电压表、一只阻值为20Ω的定值电阻R0、导线若干,测量未知电阻Rx的阻值,电路实物图如图甲所示。
(1)用笔画线代替导线将图甲中的电压表接在R0两端。
(2)正确连接电路,闭合开关S1和S。电压表示数如图乙,为 V。
(3)断开S1,闭合S,电压表示数为1.4V,则Rx= Ω。
(4)若没有电压表,只有一个电流表,其余元件不变,设计并在图丙方框内画出测量Rx阻值的电路图(要求电
路连接后不能再拆接)。
23.(2021•青海)某兴趣小组在探究额定电压为2.5V的小灯泡的电阻随温度变化规律时,他们先进行了如下猜想。
猜想一:小灯泡的电阻可能随温度的升高而增大;
猜想二:小灯泡的电阻可能随温度的升高而减小;
猜想三:小灯泡的电阻不随温度的变化而变化。
接下来他们设计了如图所示的实验电路进行探究,他们具体的探究过程为:
(1)完成电路连接,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移到最 (填“左”或“右”)端。
(2)闭合开关后,发现小灯泡不亮,电压表无示数,电流表有示数,移动滑动变阻器的滑片时,电流表的示数发生变化,则故障原因可能是小灯泡 (填“断路”或“短路”)。
(3)故障排除后,进行实验并记录了前4组数据如下表所示,第5次实验的电流值如图所示,则电流大小为 A。
次数
1
2
3
4
5
电压(U/V)
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
电流(I/A)
0.18
0.30
0.38
0.44
(4)根据上表记录的实验数据,在如图所示的坐标系中绘出小灯泡的电流随电压变化的大致图像。通过图像分析可知,小灯泡的电阻随温度的升高而 (填“增大”“不变”或“减小”)。
24.(2021•荆州)用如图甲所示的电路测量定值电阻Rx的阻值。
(1)请用笔画线代替导线将图甲中的实物连接完整(要求滑片P向左移动的过程中电流表示数变小);
(2)正确连接电路后,闭合开关之前,应将滑动变阻器的滑片P置于 (选填“A”或“B”)端;
(3)实验时,闭合开关,发现电流表和电压表示数都为0。用一根导线在图甲中先后连接接线柱G与F、F与E时,电压表和电流表示数仍为0,连接接线柱E与D时。电压表和电流表指针明显偏转,则电路的故障是 ;
(4)排除故障后继续实验,当电压表示数为2V时,电流表示数如图乙所示,则定值电阻Rx= Ω。(5)如果没有电压表,电源电压未知,可以用最大阻值为R0的滑动变阻器和如图丙所示电路,来测量电阻Rx的阻值。闭合开关后,滑动变阻器滑片在最左端时,电流表示数为I1,滑动变阻器滑片在最右端时,电流表示数为I2,则电阻Rx= 。(用题中所给物理量的符号表示)
25.(2021•河南)为测量一定值电阻的阻值,某实验小组选用的实验器材有:待测电阻Rx、两节干电池、电流表、电压表、滑动变阻器、开关及导线若干。
(1)请你用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整。
(2)小组设计了一个记录与处理数据的表格,请将如表中①②处的内容填写完整。
实验次数
①
②
电阻R/Ω
1
2
3
(3)某次测量时,电压表示数为2.5V,电流表指针位置如图乙所示,则电流表示数为 A,本次测得Rx的阻值为 Ω。
(4)本实验进行了多次测量,其目的与下列实验中多次测量的目的相同的是 (填字母代号)。
A.用刻度尺测量铅笔的长度
B.测量小灯泡的电阻
C.测量小灯泡的电功率
(5)他们又对实验进行了拓展,利用电源(电压未知且恒定不变)、阻值已知为R0的定值电阻、电压表、开关等器材,设计了如图丙所示的电路,也测出了Rx的阻值,请你完成下列实验步骤:
①闭合开关S1,断开S2,读出电压表的示数U1;
② ,读出电压表的示数U2;
③待测电阻的阻值Rx= (用已知量和测得量的字母表示)。
26.(2021•临沂)用如图甲所示电路测量额定电压为2.5V的小灯泡的电阻,根据实验数据绘制的小灯泡的I﹣U图象如图乙所示。
(1)为保证实验顺利进行,应选用 (选填序号)滑动变阻器。
A.“10Ω 0.5A”
B.“50Ω 0.3A”
C.“100Ω 0.2A”
(2)用笔画线代替导线,将图甲所示电路补充完整。
(3)电路连接完整后闭合开关,小灯泡不亮,电流表有示数,电压表无示数,可能是小灯泡 。
(4)排除故障后进行实验,当滑动变阻器的滑片位于某一位置时,电流表示数如图丙所示,为测量小灯泡正常发光时的电阻,应将滑片向 (选填“左”或“右”)移动。
(5)由图象可知,小灯泡正常发光时的电阻为 Ω;额定功率为 W。
(6)由图象可知,实验过程中小灯泡的电阻是逐渐变大的,滑动变阻器接入电路的电阻是逐渐变小的,则小灯泡电阻的变化量△RL (选填“大于”、“小于”或“等于”)滑动变阻器电阻的变化量△R。
27.(2021•昆明)小明家用双芯导线,铺设了一条从他家到水上养殖场的家庭用电线路,全长2千多米。由于磨损,输电线上某处发生了短路。正在上初中的小明想用学过的物理知识找出短路发生的地点,于是他拿出实验仪器盒里的器材:一个电流表、一个电压表、1.5V干电池一节、开关、导线若干(电阻忽略不计)以及家里一个量程15kg的电子秤。家里还分别有一卷和一根2m长的同规格双芯导线(如图1甲、乙所示)。请你加入进来,利用现有的器材,帮助小明一起测算出短路点离他家的距离。
(1)①用电子秤测出2m长那根导线的质量m=190g,算出这种双芯导线单位长的质量为 g/m;
②用电子秤称出那一卷导线的质量M=11400g,则这卷双芯导线的长度为 m;
③如图2所示,将电池、电流表、电压表、开关接到那一卷导线一端A的两个线头上,再将另一端B的两个线头用导线连接起来。闭合开关后,电压表的示数是1.4V,电流表的示数是1.37A。则那一卷双芯导线里面每一根电线的电阻为 Ω,每一根单位长上的电阻为 Ω/m(两空均用最简分数表示);
④通过上面的计算,不能直接测量2m长那根导线电阻的原因是 。
(2)接下来还要做的工作是:
①小明在家里将电池、电流表、电压表、开关接到他家发生短路的线路一端的两个线头上,还有一根导线未连接,如图3所示。请你用笔画线代替导线,将电路连接完整;
②设计这个电路的目的是为了测量 、 和由这两个物理量计算得到的 ;(均用物理量符号表示)
③图4是测量后小明随手记录在纸上的两个数据,则短路点离他家的距离为 m。
28.(2021•怀化)小张同学进行“伏安法测电阻”的实验,实物图如图甲所示。
(1)请你用笔画线代替导线,将图甲中的电路连接完整。(导线不得交叉)
(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应滑到最 (选填“左”或“右”)端。
(3)某次实验中,移动滑片使电压表示数为2.0V,此时电流表的指针位置如图乙所示,则电流表的示数为 A,本次测得R1的阻值为 Ω。
(4)实验后,小张同学设计了另外一种测电阻的方法,电路图如图丙所示。Rx为待测电阻,电源电压恒定,定值电阻R0=20Ω。实验步骤如下:
①保持开关S2断开,闭合开关S、S1,读出并记录电流表示数I1=0.3A;
②断开开关S1,闭合开关S、S2,读出并记录电流表示数I2=0.5A。
处理实验数据,可求得Rx= Ω。
29.(2021•武汉)某同学用下列器材测量定值电阻的阻值:
干电池2节,电流表A,电压表V,滑动变阻器(规格“30Ω,2A”),开关及导线。
(1)他连接了如图所示的电路,接错了一根导线,请你在这根导线上打“×”,并补画出正确的那根导线。
(2)正确连接电路后,闭合开关前,应将滑动变阻器 。
(3)他按正确步骤进行了3次实验,记录数据如表所示,此定值电阻的阻值为 Ω(结果保留一位小数)。
数据序号
1
2
3
电压U/V
1.2
1.8
2.5
电流I/A
0.10
0.15
0.20
(4)为了使并联在定值电阻两端的电压表的示数为0.5V,在不增加器材的情况下,可以采取的措施是 。
(5)他将上述实验中的定值电阻换成额定电压为2.5V的小灯泡,用同样的方法测定小灯泡的电阻。当电压表的示数为0.2V时,电流表的示数为0.10A;当电压表的示数为2.4V时,电流表的示数为0.30A;则电压表的示数为2.0V时,电流表的示数可能为 (填“0.20A”“0.25A”“0.28A”或“0.30A”)。
30.(2021•衡阳)小明同学想探究“一段电路中的电流与电阻的关系”,设计了图甲所示的电路图。
(1)根据小明设计的甲图,请用笔画线将乙图实物图连接完整。
(2)小明将第一次实验得到的数据填入了下面的表格中,然后将E、F两点的电阻由10Ω更换为20Ω,之后他调节变阻器滑片向 (填“A”或“B”)移动,直到电压表示数为 V为止。此时电流表示数如图丙所示,示数为 A。
实验序号
电压/V
电阻/Ω
电流/A
1
4
10
0.4
2
20
(3)若实验中电压表损坏,但是已有一个已知阻值为R0的定值电阻,小明利用以上器材想测出未知电阻Rx的阻值,实验电路如图丁所示(电源电压未知且恒定),请根据以下实验步骤完成实验:
①闭合开关S1,断开开关S2,记录电流表示数I1;
②同时闭合开关S1、S2,记录电流表示数I2;
③则待测电阻的表达式为Rx= (用已知量和测量量符号表示)。
31.(2021•邵阳)小红同学在某次物理实验考查中抽到考题《用伏安法测量某未知电阻的阻值》的实验,实验电路图如图甲所示,请你帮他完成下列问题。
(1)根据电路图,把图乙中所缺失的导线连接起来。
(2)开关闭合前,滑动变阻器的滑片应滑到最 (选填“左”或“右”)端。
(3)粗略检查后闭合开关,发现电压表的指针出现反偏现象,可能出现这种情况的原因是 (选填“A”或“B”)。
A.电压表量程选小了
B.电压表的正负接线柱接反了
(4)通过三次实验得出的实验数据如表所示:
实验次数
1
2
3
电压U/V
1.2
1.8
2.4
电流I/A
0.2
0.3
第三次得出的电流如图丙所示,请你根据所提供信息求出所测未知电阻的阻值为 Ω。
32.(2021•嘉兴)某科学兴趣小组在测量额定电压为2.5V的小灯泡灯丝电阻时发现,小灯泡两端的电压越大,测得电阻的阻值也越大。针对上述现象,同学们进行如下研究:
【建立假设】①灯丝两端的电压增大导致电阻增大;
②灯丝的温度升高导致电阻增大。
【实验器材】干电池2节,额定电压为2.5V的小灯泡1只,电流表1个,电压表1个,滑动变阻器1个,开关1个,装满水的塑料瓶,导线若干。
【实验方案】
次数
1
2
3
4
5
电压/V
电流/A
电阻/Ω
①按图连接好电路,将灯丝插入瓶口浸入水中,使灯丝的温度保持不变;
②闭合开关S,读出电压表和电流表示数,记录在表格中;
③多次改变滑动变阻器的阻值,重复步骤②。
连接电路时,电压表量程选择0~3V而不是0~15V的目的是 。
【得出结论】若假设①被否定,则实验中得到的结果是 。
【交流反思】进一步探究发现,灯丝电阻改变的本质原因是灯丝温度的变化。自然界在呈现真相的同时,也常会带有一定假象,同学们要善于透过现象看本质。例如,用吸管吸饮料表面上看是依靠嘴的吸力,而本质是依靠 。
33.(2021•遂宁)在中考物理实验操作考试中,小红完成了伏安法测电阻实验,用到的器材有:电源(电压低于3V且不变),电流表和电压表各1只、滑动变阻器1只、待测电阻1只(约10Ω)、导线若干、开关1个。请完成以下问题:
(1)图甲是老师预接的部分实验电路,请将电路连接完整(要求滑动变阻器滑片右移时电流表示数变小)。
(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 (选填“A”或“B”)端的位置;
(3)闭合开关,发现电流表指针如图乙所示,造成这一现象的原因可能是 。
A.滑动变阻器阻值过小
B.电阻R短路
C.电池电压过低
D.电流表正负接线柱接反
(4)排除故障,闭合开关,调节滑动变阻器滑片到适当位置时,两表示数如图丙所示,则该次测得阻值为 Ω。为了测量结果更准确,应改变电流电压多次测量求平均值。
(5)如果实验中电压表损坏,小红观察了滑动变阻器铭牌后,认为用余下的器材也能完成测量,设计电路如图丁,主要操作步骤如下:
①连接电路,将滑片移到B端,闭合开关,电流表示数为I1;
②再将滑片移到A端,电流表示数为I2;
③若滑动变阻器最大阻值为R0,则待测电阻R= (用字母表示)。
34.(2021•自贡)小健同学选用电源电压为6V的铅蓄电池组、电流表、电压表等器材测量定值电阻Rx的阻值,他已连接了部分电路,如图甲所示,请你接着完成下列步骤:
(1)用笔画线代替导线完成实物图的连接。
(2)电路连接完整后闭合开关S,移动滑片P时发现电压表无示数,电流表有示数且不断变化,则电路故障可能是 。
(3)排除故障后再次闭合开关S,移动滑片P,当电压表示数为3.6V时,电流表的示数如图乙所示,这时电路中的电流为 A,电阻Rx的阻值为 Ω。通过调节滑动变阻器,测得多组Rx的电压和电流值,最后算出Rx阻值的平均值,这样做的目的是 。
(4)利用上面已连好的电路,还可以完成的实验是 。
(5)在完成R阻值的测量后,将电阻Rx换成小灯泡,继续调节滑动变阻器,测得多组小灯泡的电压和电流值,根据前后所得数据描绘出电阻Rx及小灯泡的U﹣I图像,如图丙、丁所示,其中 (选填“丙”或“丁”)图是小灯泡的U﹣I图像。
35.(2021•牡丹江)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I1;
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)
三.综合能力题(共1小题)
36.(2021•天津)现准备自制一个最大阻值为Rm的滑动变阻器,要购买涂有绝缘层的电阻丝,需提前借助实验得知所用电阻丝的长度。可供选择的器材有:一段长为l0的电阻丝样品(阻值在2~3Ω之间,两端留有接线头),电压约为12V的电源(电源电压不变),阻值为5Ω的定值电阻R0,一个量程为0~0.6A的电流表,一个量程为0~15V的电压表,开关和导线若干。
请你合理选择器材设计实验方案,确定出制作变阻器的电阻丝长度L。要求:
(1)画出实验电路图(电阻丝用“”表示);
(2)写出主要的实验步骤和需要测量的物理量;
(3)写出电阻丝长度L的数学表达式(用已知量和测量量表示)。
参考答案与试题解析
一.填空题(共1小题)
1.【解答】解:为了避免连线错误而烧坏电路元件,在连接电路时,开关应处于断开状态;为了保护电路,电路连好后,闭合开关前,应将滑动变阻器滑片移至阻值最大处,即最b端;
由于一次实验测量的结果误差较大,故本实验进行了多次测量的目的是求平均值减小误差。
故答案为:b;减小误差。
二.实验探究题(共34小题)
2.【解答】解:(1)为了保护电路,在闭合开关之前,滑动变阻器的滑片应放在最大值b端;
闭合开关后,电流表无示数,电压表有示数,说明电压表串联接入电路,与电压表并联部分电路断路,此时电路中的故障原因可能是电阻断路;
(2)由表格可知电流表使用0﹣0.6A量程,分度值0.02A,所以电流表示数为0.24A,
由欧姆定律可得此时定值电阻的阻值:R=UI=1.2V0.24A=5Ω;
(3)因为灯泡电阻受温度影响,灯泡两端电压不同时,实际功率不同,温度不同,所以三次测量的灯泡电阻不相同。
故答案为:(1)b;电阻断路;(2)0.24;5;(3)灯泡电阻受温度影响很大。
3.【解答】解:(1)图甲中滑动变阻器应与定值电阻串联,且滑动变阻器应“一上一下”接入电路,如答图所示:
;
(2)闭合开关前,滑动变阻器滑片应调到最大值处,即滑片P应调到B端;移动滑片P,两表指针均不动,则故障可能是滑动变阻器断路;
(3)实验需要多次测量来减小误差,故选:B;
(4)①由图乙知,电流表选用0~6A量程,分度值为0.02A,电流表示数为0.6A;
②算出每次电阻后,还应求平均值以减小误差;
(5)若用现有器材继续测量一个阻值约为500Ω的电阻,电阻两端取三次实验中最大的U=3V,根据公式I=UR流过电阻的电流为:I=3V500Ω=0.006A<0.02A,电路电流小于电流表最小分度值,所以实验无法进行。
故答案为:(1)如图所示;(2)B;滑动变阻器断路;(3)B;(4)①0.6A;②求平均值;(5)电路电流小于电流表最小分度值。
4.【解答】解:(1)图甲中,电压表和变阻器串联,是错误的,电压表和电阻并联,如答图所示;
;
(2)闭合开关前,为了保护电路,滑片应滑至阻值最大处,即最左端;
(3)由图乙可知,电流表选择小量程,分度值是0.02A,电流表的示数是0.12A,电压表选择小量程,分度值是0.1V,电压表的示数是2.5V,电阻的阻值为:R=UxIx=2.5V0.12A≈20.8Ω;
为了减小误差,需要多次测量电阻的阻值求平均值;
(4)考虑到电压表中也有电流通过,电压表和电阻并联,由并联电路电流的规律可知电流表的示数变大,电压表的示数准确,由R=UI可知测得的Rx的测量值与真实值偏小;
(5)A.闭合开关S1,滑动变阻器的滑片使电流表的示数为灯泡的额定电流,闭合开关S2,电阻Rx与灯泡并联,电阻Rx与灯泡两端的电压相等,但不能得到电阻Rx的电压值,不能得到灯泡正常发光时的电阻,故A不符合题意;
B.闭合开关S1,滑动变阻器的滑片使电流表的示数为灯泡的额定电流,闭合开关S2,电阻Rx与灯泡并联,电阻Rx与灯泡两端的电压相等,但不能得到电阻Rx的电压值,不能得到灯泡正常发光时的电阻,故B不符合题意;
C.只闭合S1,移动变阻器的滑片,使电压表示数为2.5V,则灯正常发光;保持滑片位置不动,闭合S2,断开S1,记下电压表的示数U1,此时电压表测Rx与灯的电压,因电路的连接没有改变,各电阻的大小和电压没有改变,灯仍正常发光,由串联电路电压的规律,Rx的电压Ux=U1﹣2.5V通过Rx的电流,即灯的额定电流I=U1−2.5VRx;
灯泡正常发光时的电阻为:RL=2.5VI=2.5VU1−2.5VRx=2.5VU1−2.5VRx,故C符合题意;
D.定值电阻与灯串联,电路中只有电压表,只闭合S1,电表测定值电阻的电压;当只闭合S2时,电压表测灯与定值电阻的电压,无法确定灯是否正常发光,故D不符合题意。
故答案为:(1)如上图所示;(2)左;(3)20.8;多次测量求平均值;(4)偏小;(5)C。
5.【解答】解:(1)用电压表测量出电阻两端的电压,用电流表测量出通过电阻的电流,然后根据R=UI求出电阻的大小,所以伏安法测量电阻的原理是R=UI;
(2)为了保护电路,连接电路时,开关要断开,图中的开关未断开;滑动变阻器阻值应调至最大,而图中的滑片未置于最大阻值处;
(3)实验中发现电流表无示数,电路出现了断路现象;将导线1从a点断开,然后依次去接触e点、d点、c点及b点,发现当接触e点、d点时,电流表有示数,接触c点时,电流表无示数,这说明故障可能是滑动变阻器断路或开关断路;若电阻R断路,接触e点、d点时,电流表无示数;所以最不可能的是C;
(4)由图乙知电流表选用小量程,分度值为0.02A,大小为0.38A;
(5)根据表格中的数据描点连线,如图所示:
故答案为:(1)R=UI;(2)开关未断开(滑动变阻器阻值未调至最大);(3)C;(4)0.38;(5)如上图。
6.【解答】解:(1)由图甲知,滑动变阻器、电流表、Rx、开关依次连接在电源两极间,电压表并联在Rx两端,据此画出电路图如图所示:
;
(2)闭合开关,移动滑片P,电流表示数几乎为零,说明电路中有断路,电压表示数接近电源电压,说明电压表两接线柱与电源两极间是通路,即与电压表并联部分电路断路,所以故障原因可能是电阻Rx断路,这样电压表串联入电路中,所以移动滑片电表示数几乎不变;
(3)由图甲知,电流表使用小量程,分度值0.02A,由图丙知,Rx两端电压为2.40V时通过它的电流为0.2A,
由欧姆定律可得,Rx=UI=2.40V0.2A=12Ω。
故答案为:(1)见上图;(2)Rx断路;(3)12Ω。
7.【解答】解:(1)由题意知,电源电压为3V,Rx的阻值约为数百欧,根据欧姆定律I=UR可知,电路中的电流很小,不能用电流表准确测出电路中的电流大小,故没有选用电流表进行实验;
(2)为保护电路,闭合开关接通电路前,应将滑动变阻器的滑片P移至阻值最大处,即将滑片P移到b端;
(3)在图乙中,电压表所选量程为0~3V,分度值为0.1V,电压表的示数为2.5V;
(4)本实验方案是利用等效法来测得Rx的阻值大小,当电阻箱与Rx分别与滑动变阻器串联在同一电源两端,且保持滑动变阻器接入电路的阻值不变时,调节电阻箱接入电路的阻值,使其两端的电压仍为2.5V,则根据串联电路分压规律可知,滑动变阻器两端的电压为:U滑=U﹣Ux=U﹣U箱=3V﹣2.5V=0.5V,即U滑不变,
且:Ux:U滑=Rx:R滑=R箱:R滑,由此可得:Rx的阻值等于电阻箱接入电路的阻值大小。所以,接下来的操作为:保持滑动变阻器滑片P的位置不变,调节电阻箱,使电压表的示数仍为2.5V。
故答案为:(1)电路中的电流很小,不能用电流表准确测出电流的大小;(2)b;(3)2.5;(4)保持滑动变阻器滑片P的位置不变,调节电阻箱,使电压表的示数仍为2.5V,并读出此时电阻箱接入电路的阻值,即为待测电阻Rx的阻值。
8.【解答】解:(1)为保护电路,连接电路时,开关应断开;
(2)滑动变阻器要“一上一下”串联接入电路,要使滑动变阻器滑片向右移动电阻增大,故应将左下接线柱接入电路,如图所示:
(3)将滑动变阻器的滑片从阻值最大处移到最小处的过程中,发现电流表示数逐渐变大但不超过量程,则主电路是通路,电压表始终无示数,则电压表断路,电压表不能短路,否则滑动变阻器的滑片从阻值最大处移到最小处的过程中电流要超过量程;
(4)由图可知,电流表选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.08A,所示此时合金丝的电阻为:R=UI=0.5V0.08A=6.25Ω;
(5)根据表中数据描点作图如下:
(6)根据表中数据分析可知,电压越大,通过合金丝的电流越大,电阻就越大,故当电压为4V时,合金丝的电阻应该比电压为3.5V时的电阻大一些,根据欧姆定律计算可知,当电压为3.5V,电阻为R=UI=3.5V0.45A≈7.78Ω,则当电压为4V时,电流大于0.45A,但又要小于4V7.78Ω≈0.52A,则此时电流可能为0.47A。
故答案为:(1)连接电路前,开关闭合;(2)见解答;(3)断路;(4)0.08;6.25;(5)见解答;(6)0.47。
9.【解答】解:(1)连接电路时,为保护电路,开关应处于断开状态;
(2)原电路中,电阻和电压表没有连入电路中,电阻应与电流表串联,电压表与电阻并联,且电流从电表的正接线柱流入、负接线柱流出,所以错误的是导线2;
(3)改正错误后进行实验,实验前应将滑动变阻器的滑片P移到阻值最大处,即最左端;
闭合开关S,发现电流表无示数,电路可能断路,电压表的示数较大,电压表与电源连通,则电路故障可能是R断路;
(4)排除故障后,闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片P,当电压表示数为2.4V,电流表示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流为0.32A,由欧姆定律,得未知电阻:Rx=URIR=2.4V0.32A=7.5Ω;
(5)实验步骤:
①闭合开关S、断开开关S1,用电压表测出待测电阻Rx两端的电压为U1
②闭合开关S、S1,此时电压测量的是电源的电压U;
③在①中,两电阻串联,电压表测待测电阻的电压;在②中,定值电阻短路,电压表测电源电压,由串联电路电压的规律,在①中,定值电阻的电压为:
U0=U﹣U1,由分压原理:U1U−U1=RXR0,未知电阻Rx阻值表达式:Rx=U1R0U−U1。
故答案为:(1)断开;(2)2;(3)左;R断路;(4)0.32;7.5;(5)②闭合开关S、S1;③U1R0U−U1。
10.【解答】解:(1))电流表在测电流时,要串联在被测电路中,故分析电路,电流表并联在灯泡两端,会造成灯泡短路,故此时灯泡不发光,正确连接应去掉电流表“+”接线柱与灯右端的连接的这一根线,将灯的右端与电压表的“﹣”接线柱连接;故正确的电路连接如图:
(2)电流表的量程为0~0.6A,则分度值为0.02A,指针偏转20格,则电流表读数为0.4A;此时小灯泡正常发光,则电压为3.8V,故灯的电阻R=UI=3.8V0.4A=9.5Ω;
(3)灯丝的电阻随温度升高会增大;在丙图中,横轴应该表示的物理量是电压,电压变化量要大于电流变化量,才能表示电阻的阻值在增大;
(4))①闭合开关S1、S2,断开S3,将滑动变阻器的滑片移到右端,电压表示数为4.5V,即为电源电压;
②闭合开关S1、S3,断开S2,移动滑动变阻器的滑片,使电压表示数为2V,此时灯泡两端的电压为2.5V,此时灯泡正常发光;
③闭合开关S1、S2,断开S3,此时滑动变阻器接入最大阻值,保持滑动变阻器滑片的位置不变,此时电压测量的电压为滑动变阻器最左端到滑片P之间电阻的电压;则滑动变阻器的滑片到最右端的电压为:4.5V﹣3V=1.5V;根据串联分压特点,则滑片分割的两部分电阻为:R左=10Ω,R右=5Ω;由于③中滑片的位置和②中滑片位置相同,则②中滑片接入电阻中的阻值为10Ω,则②中的电流I=UR=2V10Ω=0.2A;小灯泡的额定功率P额=U额I=2.5V×0.2A=0.5W。
故答案为:(1)不发光;;(2)9.5;(3)增大;电压;(4)②闭合开关S1、S3,断开S2;2;④0.5。
11.【解答】解:(1)电压表与电阻并联,因为电源由2节干电池组成,所以可选择0~3V的量程;
由电路图知,滑片向左移动,电阻减小,所以滑动变阻器应接下面的A接线柱,如图所示:
;
(2)电流表和电压表的示数都很大,根据欧姆定律可知,电路中的电阻很小,这说明开关闭合前,滑动变阻器的滑片未移至最大阻值处;
(3)由图丙知,U﹣I图像是一条直线是,通过导体的电流和电压成正比,说明电阻不变,当电压为0.6V时,电流为0.2A,所以R=UI=0.6V0.2A=3Ω;
(4)若将图乙中的电阻R换成一个额定电压为3.8V,则应该增加电源电压,并将电压表改接大量程。
故答案为:(1)见上图;(2)开关闭合前,未将滑动变阻器的滑片移至最大阻值处;(3)3;(4)C。
12.【解答】解:(1)根据题意可知,向左移动滑动变阻器滑片P时,电路中的电流变大,根据欧姆定律可知,电路总电阻变小,即滑动变阻器接入电路的电阻减小,故应接滑动变阻器的左下接线柱;如图所示:
(2)根据实物图可知,电压的量程为小量程,所以电压表的分度值为0.1V,示数为2.5V;
(3)根据实验数据绘制出了小灯泡的“I﹣U”关系图像可知,灯在额定电压下的电流为0.25A,小灯泡的额定功率是:P=UI=2.5V×0.25A=0.625W;
由图可知,小灯泡灯丝的I﹣U图像不是一条直线,这表明小灯泡灯丝电阻是变化的,造成这一现象的原因是灯丝电阻随温度的升高而增大;
(4)灯泡长期使用,灯丝由于表面升华而变细,在材料和长度不变的情况下,灯丝的横截面积越小,灯丝电阻越大,根据P=U2R可知,会导致小灯泡在额定电压下工作时的实际功率小于额定功率。
故答案为:(1)如图;(2)2.5;(3)小灯泡的额定功率是0.625W(或灯丝电阻随温度的升高而增大);(4)变大。
13.【解答】解:(1)如图,小灯泡没有真正接入电路,闭合开关小灯泡也不会发光,修改如下图:
(2)为了保护电路,连接电路时,开关必须断开,电路连接完整后,闭合开关前应将滑动变阻器的滑片P移到最大阻值处,即A端。
(3)如图,电压表选择的是0~3V,分度值为0.1V,电压表的示数为2.2V。
根据欧姆定律可知小灯泡的阻值为R=UI=2.2V0.2A=11Ω。
故答案为:(1)如上图;(2)断开;A;(3)2.2;11。
14.【解答】解:(1)要求滑片P向右移动,小灯泡变暗,滑动变阻器接入电路的电阻变大,故变阻器左下接线柱连入电路中,如下所示:
(2)正确连接好电路后,闭合开关,电流表无示数,电路可能断路,发现电压表有示数,则电压表与电源连通,移动滑动滑片P两表示数均无变化,则故障原因是小灯泡断路;
(3)由图乙知:当小灯泡正常发光时的电流为0.25A,
由欧姆定律I=UR知,
小灯泡正常发光时的电阻为:RL=U额I额=2.5V0.25A=10Ω;
故答案为:(1)见上图;(2)小灯泡断路;(3)10。
15.【解答】解:(1)要求当滑动变阻器的滑片向B滑动时,电流表的示数减小,即当滑动变阻器的滑片向B滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻变大,故滑片左侧电阻丝连入电路中,如下所示:
(2)连接电路时,开关应断开,滑动变阻器的滑片P应放在B端。
(3)A、若电流表没调零,开关闭合前,电流表的指针不在零刻度线可能在右端,故A符合题意;
B、若电流表正负接线柱接反,闭合开关后,电流表的指针会反向偏转,故B不符合题意;
故选:A;
(4)如图2所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,其读数为0.5A,由欧姆定律可得R的阻值:R=UI=2.5V0.5A=5Ω;
(5)由欧姆定律可知:导体电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比;
(6)利用已知电阻R0,设计并连接了如图3所示的电路来测量未知定值电阻Rx的阻值。主要步骤如下:
①闭合开关S1和S2,电压表的示数为U1,电压表测量电源电压;
②只断开开关S2,电压表的示数为U2,
串联电路总电压等于各部分电压之和,由串联电路的电压特点可知,R0两端的电压:U0=U1﹣U2,
通过R0的电流:I0=U0R0=U1−U2R0,
串联电路各处电流相等,由串联电路电流特点可知,通过Rx的电流为 Ix=I0=U1−U2R0;
由欧姆定律可得Rx的阻值为:Rx=UxIx=U2U1−U2R0=U2U1−U2R0。
故答案为:(1)如解答图所示;(2)断开;B;(3)A;(4)0.5;5;(5)正;(6)Ix=U1−U2R0;U2U1−U2R0。
16.【解答】解:(1)①由甲可知,只闭合开关S、S1时,R0与Rx串联,电压表测量R0两端的电压,即U0=U1,根据串联电路电流规律可知,Ix=I0=U0R0=U1R0;
②由甲可知,闭合开关S、S2时,R0与Rx串联,电压表测量R0与Rx两端的总电压,即U=U2,根据串联电路电压规律可知,Ux=U﹣U0=U2﹣U1,
由公式Rx=UxIx可得:Rx=U2−U1U1R0;
(2)由图乙可知,电压表所选量程为0~3V,分度值为0.1V,其示数即U2=2.5V,则:Rx=U2−U1U1R0=2.5V−1.5V1.5V×15Ω=10Ω;
(3)为了减小实验误差,可在电路中串联一个滑动变阻器,改变R0、Rx的两端电压大小,进行多次测量,电路设计如图所示。
故答案为:(1)②S、S2;(2)2.5;10;
(3)为了减小实验误差,可在电路中串联一个滑动变阻器,改变R0、Rx的两端电压大小,进行多次测量,电路设计如图所示。
17.【解答】解:(1)伏安法测量电阻的原理是:R=UI,为防止保护电路,连接电路时开关必须断开,将滑动变阻器的滑片移到A端;如图甲所示,当我们考虑电流表、电压表自身电阻值且能形成通路时,电流表的示数表示通过R和电压表的电流之和,实验原理R=UI可知,当R两端电压一定时,所测电流偏大,则测量结果与真实值相比要偏小;
(2)根据实验要求,定值电阻R两端电压保持不变为UR=3V,当R=50Ω时,通过定值电阻R和滑动变阻器的电流相同,
根据串联电路电压规律可得,滑动变阻器两端的电压为:U滑=U﹣UR=6V﹣3V,
通过滑动变阻器的电流为:I滑=IR=URR=3V50Ω=0.06A,
滑动变阻器的阻值至少为:R滑=U滑I滑=3V0.06A=50Ω,
可见,由于滑动变阻器的最大阻值过小或电源电压过大或所选定值电阻阻值过大,不能完成最后一次实验;
(3)由公式I=UR,结合第1.2次实验数据可得:
第一次实验时电路中的电流为:I1=UR=1.0V1.0Ω=1A,
第二次实验时电路中的电流为:I2=U′R′=2.0V2.5Ω=0.8A,
根据串联电路电压电流规律串联电路电压电流规律可得:U=U1+U滑=IR1+U滑,即:
U=1A×R1+1.0V……①
U=0.8A×R1+2.0V……②
由①②可得:R1=5Ω,U=6V,
当U滑′=5V时,
U1′=U﹣U滑′=6V﹣5V=1V,
电路中的电流为:I′=I1′=U1′R1=1V5Ω=0.2A,
此时滑动变阻器接入电路的阻值为:R滑′=U滑′I滑′=5V0.2A=25Ω,即在5.0V处应该读出的电阻值为25Ω。
故答案为:(1)R=UI;断开;A;小;(2)滑动变阻器的最大阻值过小(或电源电压过大或所选定值电阻阻值过大);(3)25。
18.【解答】解:(1)电压表与被测电阻并联,电源为两节串联的干电池,所以电压表的量程选0~3V,电流从电压表的正极接线柱流入,从负极接线柱流出,滑动变阻器选择一上一下两个接线柱串联接入电路,滑片向左移动接入电路的电阻变小,如图:
;
(2)闭合开关后,无论怎样调节滑动变阻器滑片的位置,发现电压表有示数,电流表无示数,说明电压表串联接入电路,即与电压表并联部分电路断路,所以出现故障的原因是电阻断路,或电流表未接入电路,即电流表短路;
电流表接入电路的量程为0~0.6A,每一小格表示0.02A,由丙图可知通过电路的电流为0.4A,电压表接入电路的量程为0~3V,每一小格表示0.1V,由丙图可知电阻两端的电压为2.4V,由欧姆定律可得待测电阻的阻值:Rx=UI=2.4V0.4A=6Ω;
(3)电压表和电阻并联接入电路,读取的电流值是通过电压表和电阻的电流之和,所以读取的电流值比实际电流偏大,所以Rx的测量值小于实际值。
故答案为:(1)如上图;(2)电阻断路或电流表短路;6;(3)小于。
19.【解答】解:(1)电压表应与小灯泡并联,电流表串联在电路中,改正后如图所示:
(2)为了保护电路,闭合开关前应将滑片P移到滑动变阻器的最大处,即最左端;
(3)灯泡不亮,电流表无示数,电路断路,灯丝断路时,电压表串联在电路中,电压表测量电源电压,电压表示数等于电源电压;
(4)由图知电流表使用的0~0.6A量程,每一个大格代表0.2A,每一个小格代表0.02A,电流为0.18A,
此时灯泡的电阻:
R=UI=1.5V0.18A≈8.3Ω;
(5)灯丝电阻随温度变化而变化,灯泡在不同电压下,灯丝温度不同,灯丝的电阻不同,求平均值是没有物理意义的。
故答案为:(1)见上图;(2)左;(3)小灯泡断路;(4)0.18;8.3;(5)因为灯丝的电阻随温度变化而变化,取平均值没有物理意义。
20.【解答】解:(1)伏安法测电阻的实验中,滑动变阻器应串联入电路中,要求滑片向左移动连入电路中的阻值变小,由图甲知,应将变阻器的左下接线柱接入电路中,如图所示:
(2)连接电路后,闭合开关,发现电流表无示数,说明电路有断路,电压表示数接近电源电压,说明电压表两接线柱到电源两极间是通路,则断路出现在图中C到D之间,已知导线和器材均完好,则可能原因是导线AB与接线柱接触不良;
(3)由图甲知,电压表测R0和Rx的总电压,电流表测电路中电流,
由图象知,I﹣U图象是正比例图象,当电压表示数为12V时,电流表示数为0.5A,
根据串联电路的电阻特点和欧姆定律可得:R0+Rx=UI,
所以Rx=UI−R0=12V0.5A−20Ω=4Ω;
(4)因为Rx的阻值较小,所以R0和Rx串联后两者总电阻较大,根据串联电路的分压原理知,两者分得总电压较大,便于电压表的读数,故选A;
串联电路中电流处处相等,没有分流作用,故B错误;
(5)①验证:电压一定,导体中电流与电阻成反比时,要保持定值电阻两端电压不变,
将R0(20Ω)单独接入CD间,闭合开关调节滑片,电压表示数为4V;用16Ω的电阻替换R0,若不移动滑片,根据串联电路的分压原理知,定值电阻两端分得电压变小,
要保护电压不变,应减小变阻器连入电路的阻值,以减小变阻器分得电压,从而使定值电阻两端分得电压保护不变,即滑片向左滑动。
②定值电阻两端的电压始终保持UV=4V,根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压:U滑=U﹣UV=12V﹣4V=8V,变阻器分得的电压为电压表示数(定值电阻分得电压)的2倍,
根据分压原理,当变阻器的最大电阻20Ω连入电路中时,对应的定值电阻最大值R最大=12×100Ω=50Ω,
变阻器允许通过最大电流为0.6A,所以定值电阻的最小值R最小=UVI最大=4V0.6A=203Ω>6Ω,
若每次CD间仅接入一个电阻连入电路,能够继续完成实验的电阻为12Ω、10Ω、8Ω的定值电阻,即最多还可得出3组数据来验证该结论;
③定值电阻两端电压保持4V不变,当使用8Ω电阻进行实验时,电路中电流最大,
最大电流I最大=UVR=4V8Ω=0.5A,
所以电路总功率最大为P最大=UI最大=12V×0.5A=6W。
故答案为:(1)见上图;(2)导线AB与接线柱接触不良;(3)4;(4)A;(5)偏左;3;6。
21.【解答】解:(1)变阻器接一上一下接入电路中,滑动变阻器的滑片P向右移动时电阻变大,滑动变阻器应接A接线柱,把滑动变阻器串联接入电路,实物电路图如图所示:
(2)实验中除保护电路外滑动变阻器另一个作用是:改变通过灯泡的电流(或改变灯泡两端的电压);
经分析,在实验中连接好电路,闭合开关,小灯泡不亮,电流表无示数,则电路发生断路,电压表示数接近电源电压,说明电压表两接线柱与电源两极相连,所以造成电路故障的原因是小灯泡断路;
(3)当电压表示数等于灯泡额定电压3.8V时灯泡正常发光;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0.3A,
灯泡电阻为:R=UI=3.8V0.3A≈12.7Ω;
(4)电源电压为6V,灯泡正常发光时,滑动变阻器两端电压为6V﹣3.8V=2.2V<3V,电压表15V接线柱损坏,电压表可以选择0~3V量程,把电压表并联在滑动变阻器两端。
(4)①只闭合开关S、S1调节R2,使电压表的示数为U额;
②只闭合开关S、S2,保持R2滑片位置不变,调节R1,使电压表示数仍为U额;
③接着将R2的滑片P调至最左端,记下电压表的示数U1,再R2的滑片P调至最右端,记下电压表的示数U2,
在③中,将R2的滑片P调至最左端,R2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R2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R1的电压,根据串联电路的规律和欧姆定律有:U1−U2R0=U2R1
解得:R1=U2R0U1−U2,
根据等效替代法,此时R1连入电路中的电阻大小等于灯正常发光时的电阻RL的大小;
小灯泡额定功率的表达式为:
P额=U额2RL=U额2R1=U额2U2R0U1−U2=U额2(U1−U2)U2R0。
故答案为:(1)实物电路图如下图所示:
;
(2)改变灯泡两端的电压(或改变通过灯泡的电流);小灯泡断路;(3)12.7;(4)保持R2滑片位置不变,调节R1;U额2(U1−U2)U2R0。
22.【解答】解:
(1)由题知,要求图甲中的电压表接在R0两端,因两节干电池的最大电压为3V,所以电压表应选用“0~3”量程,注意电流从“+”接线柱流入,从“﹣”接线柱流出。如图所示:
(2)由(1)可知电压表选用“0~3V”量程,分度值为 0.1V,图乙中指针指在2.8刻度线上,读数为2.8V;
(3)闭合开关S1和S时,RX被短路,电路为R0的简单电路,电压表测电源电压,则电源电压为2.8V;
断开S1,闭合S,则RX和R0串联,电压表测R0两端的电压,U0=1.4V,
根据串联电路的电压特点,Rx两端的电压为UX=U总﹣U1=2.8V﹣1.4V=1.4V,
由串联分压知识得:UXU0=RXR0,即1.4V1.4V=RX20Ω,则RX=20Ω;
(4)测量Rx阻值的电路图如图所示;当只闭合开关S1时,读出此时电流表的示数为I1即为通过R0的电流,已知R0的阻值,根据U=I1R0可求出电源电压;断开开关S1,闭合开关S时,读出此时的电流表示数为I2即为通过Rx的电流,根据并联电路的电压特点可知,Rx两端的电压等于电源电压,再根据R=UI计算Rx的阻值为:Rx=I1R0I2。
故答案为:(1)如上图所示;(2)2.8;(3)20;(4)如上图所示。
23.【解答】解:(1)为了保护电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移到阻值最大处,即最左端;
(2)电流表有示数,说明电路是通路,电压表无示数,灯泡不亮,则可能与电压表并联的灯泡被短路;
(3)由图知电流表的量程为0﹣0.6A,分度值为0.02A,示数为0.48A;
(4)根据表格数据描点画出图像,如下图所示:
由图所示I﹣U图像可知,随灯泡电压U变大,通过灯泡的电流变大,
且△U>△I,由I=UR得灯丝电阻R=UI可知,灯丝电阻变大,
所以灯丝电阻随温度升高而增大。
故答案为:(1)左;(2)短路;(3)0.48;(4)见上图;增大。
24.【解答】解:(1)滑动变阻器应选择一上一下两个接线柱接入电路,要求滑片P向左移动的过程中电流表示数变小,则应使滑片左移时滑动变阻器接入电路的电阻变大,如图:
;
(2)正确连接电路后,闭合开关之前,应将滑动变阻器的滑片P置于阻值最大处,所以应将滑动变阻器的滑片P置于A端;
(3)实验时,闭合开关,发现电流表和电压表示数都为0,说明电路断路,用一根导线在图甲中先后连接接线柱G与F、F与E时,电压表和电流表示数仍为0,则说明G与F、F与E之外部分断路,连接接线柱E与D时。电压表和电流表指针明显偏转,则电路的故障是滑动变阻器断路或EB导线断路;
(4)电流表接入电路的量程为0~0.6A,每一小格表示0.02A,电流表的示数为0.2A,由欧姆定律可得定值电阻Rx=UI=2V0.2A=10Ω;
(5)闭合开关后,滑动变阻器滑片在最左端时,两电阻串联,电流表测电路的电流,电流表示数为I1;
根据串联电路电阻的规律及欧姆定律可得电源电压:U=I1(R0+Rx)﹣﹣﹣﹣﹣①;
滑动变阻器滑片在最右端时,为待测电阻的简单电路,电流表示数为I2,由欧姆定律可得电源电压:U=I2Rx﹣﹣﹣﹣﹣②;
①②两式联立可得电阻Rx=I1I2−I1×R0。
故答案为:(1)见上图;(2)A;(3)滑动变阻器断路或EB导线断路;(4)10;(5)I1I2−I1×R0。
25.【解答】解:(1)将滑动变阻器、定值电阻、电流表开关串联在电路中,电压表与定值电阻并联,滑动变阻器一上一下的串联在电路中,因为电源为两节电池,电压为3V,所以电压表的量程为0﹣3V,根据图乙知电流表选用0﹣0.6A的量程,如下图所示:
(2)根据R=UI知表中①②处的内容应该为电压U/V和电流I/A;
(3)当电压表示数为2.5V时,由图乙知电流表的量程为0﹣0.6A,分度值为0.02A,示数为0.5A,
由欧姆定律I=UR知待测电阻为:
Rx=UI=2.5V0.5A=5Ω;
(4)本实验进行了多次测量,其目的是减小误差;
A.用刻度尺测量铅笔的长度时多次测量求平均值减小误差,故A符合题意;
B.测量小灯泡的电阻时多次测量找出电阻与温度的规律,故B不符合题意;
C.在测量小灯泡的电功率时,测量多组对应的电压和电流值,利用P=UI得到多个功率,总结灯泡亮度与功率大小的关系,故C不符合题意;
故选:A;
(5)分析图丙的电路可知:只闭合S1时,电路为断路,电压表测量电源电压,示数为U1,再闭合开关S2,R0与RX串联,电压表测R0两端的电压U2;
根据串联电路电流的规律:IX=I,
根据串联电路电压的规律和欧姆定律有:U1−U2Rx=U2R0,
所以待测电阻的阻值为:RX=(U1−U2)⋅R0U2。
故答案为:(1)见上图;(2)电压U/V;电流I/A;(3)0.5;5;(4)A;(5)闭合开关S1、S2;(U1−U2)⋅R0U2。
26.【解答】解:(1)由乙图可知,当灯泡两端的电压为2.5V时,灯泡正常发光,此时通过灯泡的电流为0.25A,
当灯泡两端的电压为0.5V时,通过灯泡的电流为0.12A,此时灯泡的电阻:RL1=UL1IL1=0.5V0.12A=4.2Ω,
电源由3节干电池组成,则电源电压为4.5V,闭合开关,灯泡和滑动变阻器串联接入电路,
串联电路各处电流相等,由欧姆定律可得电路总电阻:R=UIL1=4.5V0.12A=37.5Ω,
串联电路总电阻等于各分电阻之和,此时滑动变阻器接入电路的电阻:RH1=R﹣RL1=37.5Ω﹣4.2Ω=33.3Ω,所以滑动变阻器的规格为“50Ω 0.3A”,故选:B;
(2)电压表与灯泡并联接入电路,灯泡的额定电压为2.5V,则电压表选0~3V的量程接入电路,如图:
;
(3)电路连接完整后闭合开关,小灯泡不亮,电流表有示数,说明电路是通路,电压表无示数,说明电压表与导线并联接入电路,所以可能是小灯泡短路;
(4)排除故障后进行实验,当滑动变阻器的滑片位于某一位置时,电流表示数如图丙所示,电流表接入电路的量程为0~0.6A,每一小格表示0.02A,所以电流表的示数为0.16A,此时通过电路的电流小于灯泡的额定电流,由欧姆定律可得滑动变阻器接入电路的电阻太大,所以滑动变阻器的滑片应右移动,使滑动变阻器接入电路的电阻变小;
(5)由乙图可知,当灯泡两端的电压为2.5V时,灯泡正常发光,此时通过灯泡的电流为0.25A,
由欧姆定律可得灯泡正常发光时的电阻:RL=ULIL=2.5V0.25A=10Ω,
灯泡的额定功率:P=ULIL=2.5V×0.25A=0.625W;
(6)当灯泡两端的电压为0.5V时,通过电路的电流约为0.12A,
滑动变阻器两端的电压为:UH1=U﹣UL1=4.5V﹣0.5V=4V,
滑动变阻器此时接入电路的电阻:RH1=UH1IL1=4V0.12A≈33.3Ω,
当灯泡两端的电压为2.5V时,滑动变阻器两端的电压为:UH=U﹣UL=4.5V﹣2.5V=2V,
此时滑动变阻器接入电路的电阻:RH=UHIL=2V0.25A=8Ω,
通过电路的电流由0.25A变为0.12A,滑动变阻器的电阻由8Ω变为33.3Ω,电阻变化量为33.3Ω﹣8Ω=25.3Ω,
灯泡的电阻由4.2Ω变为10Ω,灯泡电阻的变化量为10Ω﹣4.2Ω=5.8Ω,故小灯泡电阻的变化量△RL小于滑动变阻器电阻的变化量△R。
故答案为:(1)B;(2)如上图;(3)短路;(4)右;(5)10;0.625;(6)小于。
27.【解答】解:(1)①单位长的质量为:m'=190g2m=95g/m;
②这卷双芯导线的长度为:l=11400g95g/m=120m;
③每一根导线的电阻为:R=12×UI=12×1.4V1.37A=70137Ω,
所以单位长上的电阻为:R'=Rl=70137Ω120m=71644Ω/m;
④由上面的计算可知,直接测量2m长那根导线,电阻很小,电流过大,超出电流表的量程;
(2)①在电路中电流从电源正极流出,负极流入,故电路如图所示:
②电流表测量通过电路中的电流I,电压表测量发生短路的线路一端的两个线头间的电压U,根据欧姆定律可知,R=UI,故计算结果是R;
③根据记录的数据分析可知,0.12为电流值,1.47为电压值,所以发生短路的线路一端的两个线头间的电阻:R=UI=1.47V0.12A=12.25Ω,
所以短路点离他家的距离为:s=12RR′=12×12.25Ω71644Ω/m=1438.5m。
故答案为:(1)①95;②120;③70137;71644;④电流过大,超出电流表的量程;(2)①见解答;②I;U;R;③1438.5。
28.【解答】解:(1)由图可知电源电压为3V,故电压表应选用小量程,且电压表与被测电阻并联,如下图所示:
(2)为保护电路,闭合开关前应将滑片置于滑动变阻器阻值最右端;
(3)由图可知,电流表选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.16A,由欧姆定律可知,R1的阻值为:R1=UI=2.0V0.16A=12.5Ω;
(4)①保持开关S2断开,闭合开关S、S1,读出并记录电流表示数I1=0.3A;
②断开开关S1,闭合开关S、S2,读出并记录电流表示数I2=0.5A。
在①中,两电阻并联,电流表测R0的电流,由欧姆定律,电源电压为:U=I1R0,
在②中,电路连接关系没有改变,电流表测干路电流,因通过待测电阻的电流不变,由并联电路电流的规律,通过待测电阻的电流为:Ix=I2﹣I1,
由欧姆定律,待测电阻阻值的表达式为:Rx=UIX=I1R0I2−I1=0.3A×20Ω0.5A−0.3A=30Ω。
故答案为:(1)见解答;(2)右;(3)0.16;12.5;(4)30。
29.【解答】解:(1)伏安法测电阻的电路设计要求待测电阻与滑动变阻器串联,电流表串联在电路中,电压表并联在待测电路两端,使电流从电压表的正接线柱流入,负接线柱流出,故改正电路如图所示:
(2)为了保护电路,闭合开关前,要将滑动变阻器滑片P移到最大阻值处;
(3)为了减小误差,取三次测量结果的平均值作为定值电阻的阻值大小,由公式I=UR可得:
R1=U1I1=1.2V0.10A=12Ω,R2=U2I2=1.8V0.15A=12Ω,R3=U3I3=2.5V0.20A=12.5Ω,
R的平均值为:R=R1+R2+R33=12Ω+12Ω+12.5Ω3=12.2Ω;
(4)电源电压为3V,当定值电阻两端电压为0.5V时,变阻器两端电压应为2.5V,此时,电流大小约为:I=UR=0.5V12Ω=124A,滑动变阻器的最大阻值至少约为:R变=U变I=2.5V124A=60Ω,可见,因为电源电压过大或变阻器的最大阻值太小,按现有器材进行实验不能达到题目要求,最简单的方法是取下一节干电池;
(5)由于灯的亮度即实际功率随灯两端电压的增大而增大,灯丝的温度不断升高,灯丝的电阻随温度的升高而增大,所以当灯两端电压为2.0V,其电阻应小于2.4V时灯丝的电阻值:R=UI=2.4V0.30A=8Ω,若电流为0.25A,电阻为:R=UI=2.0V0.25A=8Ω,故当灯两端电压为2.0V时,通过它的电流可能为0.28A。
故答案为:(1)改正电路如图所示;
(2)滑片P移到最大阻值处;(3)12.2Ω;(4)取下一节干电池;(5)0.28A。
30.【解答】解:(1)变阻器按一下一上接入电路中,由电源电压为6V,电压表选用大量程与电阻并联,如下所示:
(2)研究电流与电阻的关系实验中,要中应控制电阻两端的电压不变;根据串联分压原理可知,将E、F两点的电阻由10Ω更换为20Ω,电阻将增大,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,即应保持电阻两端的电压不变,根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压,由分压原理,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向B端移动,直到电压表示数为4V为止;此时电流表示数如图丙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流为0.2A;
(3)①闭合开关S1,断开开关S2,记录电流表示数I1;
②同时闭合开关S1、S2,记录电流表示数I2;
两步骤中,R0两端电压均等于电源电压,R0阻值不变,且通过R0的电流均为I1,总电流为I2,
根据并联电路的电流特点可得,通过待测电阻的电流:Ix=I2﹣I1,
因并联电路各支路电压相等,则待测电阻两端的电压:Ux=U0=I1R0,
所以待测电阻:
Rx=UxIx=I1R0I2−I1。
故答案为:(1)见上图;
(2)B;4;0.2;
(3)I1R0I2−I1。
31.【解答】解:(1)由图甲知,滑动变阻器串联入电路中,选择滑动变阻器上面的任一接线柱与R的左侧接线柱相连即可,如图所示:
(2)为了保护电路,开关闭合前,滑动变阻器的滑片应滑到最大值左端;
(3)闭合开关,发现电压表的指针出现反偏现象,说明电压表的正负接线柱接反了,故选B;
(4)由丙图知,电流表使用小量程,分度值0.02A,第三次得出的电流为0.4A,
三次测得电阻分别为:
R1=U1I1=1.2V0.2A=6Ω,R2=U2I2=1.8V0.3A=6Ω,R3=U3I3=2.4V0.4A=6Ω,
所以三次所测电阻的平均值也为6Ω。
故答案为:(1)见上图;(2)左;(3)B;(4)6。
32.【解答】解:小灯泡的额定电压为2.5V,且电压表分度值越小所测结果越精确,故电压表量程选择0~3V而不是0~15V的目的是:读数更精确;
将灯丝插入瓶口浸入水中,使灯丝的温度保持不变,若假设①被否定,则实验中得到的结果是:所测的灯丝电阻阻值基本相等;
用吸管吸饮料表面上看是依靠嘴的吸力,而本质是依靠:大气压强。
故答案为:读数更精确;所测的灯丝电阻阻值基本相等;大气压强。
33.【解答】解:(1)由电压低于3V且不变可知,电压表的量程为0~3V,且与待测电阻并联,
滑动变阻器的左下方接线柱和任意上方接线柱串联在电路中时,滑动变阻器滑片右移时,接入电路中的电阻变大,电路中电流表的示数变小,
如下图所示:
(2)为保护电路,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移到最大阻值处的B端;
(3)由图乙可知,闭合开关,发现电流表指针反偏,造成这一现象的原因可能是电流表正负接线柱接反了,故D正确;
(4)由图甲可知,电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~3V,
则图丙中,电流表的分度值为0.02A,示数I=0.3A,电压表的分度值为0.1V,示数U=2.4V,
由I=UR可得:该次测得阻值:R=UI=2.4V0.3A=8Ω;
(5)由电路图可知,定值电阻R与滑动变阻器R0串联,电流表测电路中的电流,
将滑片移到B端时,变阻器接入电路中的电阻最大,此时电流表示数为I1,
则电源的电压:U=I1R总=I1(R0+R)﹣﹣﹣①
再将滑片移到A端时,变阻器接入电路中的电阻为零,此时电流表示数为I2,
则电源的电压:U=I2R=I2R﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由①②可得:R=I1R0I2−I1。
故答案为:(1)如上图所示;(2)B;(3)D;(4)8;(5)I1R0I2−I1。
34.【解答】解:(1)根据分析连接实物图如图所示;
(2)闭合开关S后,移动滑片P时电流表有示数且不断变化,则电路为通路,发现电压表无示数,则电路故障可能是定值电阻Rx发生了短路或电压表断路或电压表短路;
(3)根据图乙知,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,所以示数为0.3A,
则电阻丝的电阻为:R=UI=3.6V0.3A=12Ω;
因为定值电阻的阻值不变,所以多次测量求平均值的目的是减小误差;
(4)用此实验还可以探究电流跟电压的关系;
(5)小灯泡的电阻随温度的升高而增大,故灯的I﹣U图像为曲线,故能正确反映出小灯泡的电流电压关系的是图丙。
故答案为:(1)如上图所示;(2)定值电阻Rx发生了短路(或电压表断路,或电压表短路);(3)0.3;12;多次测量求平均值减小误差;(4)探究电流跟电压的关系;(5)丙。
35.【解答】解:(1)电流表选用小量程与电阻串联在电路中,电压表并联在待测电阻RX两端,如下图所示:
;
(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Rx的电压是1.0V时,对应的电流值为0.25A,由I=UR可得Rx=UI=1.0V0.25A=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I1;
②当开关S1、S2都闭合时,电流表读数为I2;
③待测电阻Rx=UxIx=U−U0I1=I2R0−I1R0I1=(I2−I1)R0I1。
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(I2−I1)R0I1。
三.综合能力题(共1小题)
36.【解答】解:由欧姆定律可知,若将电阻丝样品与定值电阻R0串联接在电源上电路中的最小电流:Imin=UR总=12V5Ω+3Ω=1.5A>0.6A,故电路中不能使用电流表。
方案一:
(1)实验电路图如图所示:
(2)实验步骤:①按电路图连接实物图;
②闭合开关S1,断开开关S2,读出电压表的示数为U1;
③再闭合开关S2,读出电压表的示数U2;
(3)当开关S1闭合,S2断开时,R0和R(待测电阻丝)串联,此时电压表测量R0两端的电压;
当再闭合开关S2时,电阻R被短路,此时只有R0接入电路,电压表的示数即为电源电压;
根据串联电路电压的特点可得R两端的电压为:U=U2﹣U1,
因串联电路中电流处处相等,则有:U1R0=U2−U1R,
解得R=U2−U1U1R0,
由RmR=Ll0可得L=Rml0R=U1Rml0(U2−U1)R0。
方案二:
(1)实验电路图如图所示:
(2)实验步骤:①按电路图连接实物图;
②闭合开关S1,断开开关S2,读出电压表的示数为U1;
③再闭合开关S2,读出电压表的示数U2;
(3)当开关S1闭合,S2断开时,R0和R(待测电阻丝)串联,此时电压表测量R(待测电阻丝)两端的电压;
当再闭合开关S2时,电阻R0被短路,此时只有R(待测电阻丝)接入电路,电压表的示数即为电源电压;
根据串联电路电压的特点可得R0两端的电压为:U=U2﹣U1,
因串联电路中电流处处相等,则有:U2−U1R0=U1R,
解得R=U1U2−U1R0,
由RmR=Ll0可得L=Rml0R=(U2−U1)Rml0U1R0。
故答案为:
方案一:
(1)
(2)①按电路图连接实物图;
②闭合开关S1,读出电压表的示数为U1;
③再闭合开关S2,读出电压表的示数U2;
(3)L=U1Rml0(U2−U1)R0。
方案二:
(1)
(2)①按电路图连接实物图;
②闭合开关S1,读出电压表的示数为U1;
③再闭合开关S2,读出电压表的示数U2;
(3)L=(U2−U1)Rml0U1R0。
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