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小明和同学利用如图甲所示的实验电路探究“电流与电阻的关系”,电源是两节新的干电池...

小明和同学利用如图甲所示的实验电路探究“电流与电阻的关系”,电源是两节新的干电池,滑动变阻器上标有“20 Ω  0.5 A”字样,阻值分别为5 Ω10 Ω20 Ω的定值电阻各一个。

(1)请你用笔画线代替导线,把图甲所示的实验电路补充完整且使滑动变阻器此时接入电路中的阻值最大。

______

(2)小组同学将5 Ω定值电阻接入电路后,闭合开关,发现电流表无示数而电压表有示数,则电路中的故障可能是_____;排除故障后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片P,记录电流表的示数如图乙所示,此时控制电阻两端电压为_____ V

(3)小明断开开关,将5 Ω定值电阻换成10 Ω定值电阻后,直接闭合开关,为了保持电压表的示数不变,应将滑动变阻器的滑片P_____(选填“A”或“B”)端适当移动,记录电流表的示数。

(4)10 Ω定值电阻换成20 Ω定值电阻,重复(3)中的有关步骤。

(5)分析实验记录的多组数据可得出结论:当电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻_____

(6)上述三次实验结束后,有同学提出增加50 Ω的定值电阻进行实验从而多采集一组数据以增强说服力,你认为是否可行?答:_____,理由是:_____

(7)小丽同学也想用小明的实验器材探究“电流与电阻的关系”,小明提醒小丽,上述实验器材控制电阻两端的电压只能在_____V范围内。

(8)完成上述探究实验后,小明重新选择实验器材利用如图丙所示电路图测量额定电流为0.3 A小灯泡的额定功率,已知定值电阻R0的阻值为10 Ω,电源电压未知且大于小灯泡的额定电压。

①开关Sd,将滑动变阻器R的滑片P置于a端,读出电流表示数为0.6 A

_____,此时小灯泡正常发光。

③开关Sd,使滑动变阻器的滑片P保持不动,读出电流表示数为0.4 A

④小灯泡额定功率P=_____W

 

定值电阻断路(或电流表短路) 2 A 成反比 不可行 滑动变阻器最大阻值太小(无法控制电压表示数为2V不变) 1.5~2.5 开关S接c,调节滑动变阻器R的滑片P,使电流表示数为0.3A 1.35 【解析】 (1)[1]由于要求滑动变阻器此时接入电路中的阻值最大,所以,变阻器右下接线柱连入电路中与电阻串联,由于电源是2节干电池,所以,电压表选用小量程与电阻并联即可,如下图所示 (2)[2]小组同学将5Ω定值电阻接入电路后,闭合开关,发现电流表无示数,说明电路可能断路,而电压表有示数,则说明与电压表并联的支路以外的电路是完好的,故电路中的故障可能是与电压表并联的定值电阻断路; [3]由图乙知道,电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流为0.4A,由欧姆定律知道,此时控制电阻两端电压为 UV =IR=0.4A×5Ω=2V (3)[4]由串联分压原理知道,将定值电阻由5Ω改接成10Ω的电阻,电阻增大,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,由串联电路电压的规律知道,应增大滑动变阻器分得的电压,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以,滑片应向A端移动,使电压表的示数为2V。 (5)[5]分析实验记录的多组数据可得出结论是:当电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。 (6)[6][7]电阻两端的电压始终保持UV =2V,由串联电路电压的规律知道,变阻器分得的电压 U滑 =U-UV =3V-2V=1V 变阻器分得的电压为电压表示数的0.5倍,根据分压原理,当接入50Ω电阻时,变阻器连入电路中的电阻为 R滑=0.5×50Ω=25Ω 所以,为了完成整个实验,应该选取最大阻值至少25Ω的滑动变阻器,故增加50Ω的定值电阻进行实验从而多采集一组数据以增强说服力,不可行;理由是:变阻器的最大电阻太小; (7)[8]由串联电路的规律及分压原理知道 所以,当变阻器的最大电阻连入电路时,对应的定值电阻最大,此时,电压表控制的电压最小 解得U′=1.5V; 由于滑动变阻器上标有“20 Ω 0.5 A”字样,而当定值阻值阻值最小为5 Ω时,电路的总电阻最小是 即滑动变阻器接入的阻值是1Ω,此时电压表的示数最大,由串联分压知道 故想用实验器材探究“电流与电阻的关系”,上述实验器材控制电阻两端的电压只能在1.5-2.5V范围内。 (8)[9][10]实验步骤: ①开关S接d,将滑动变阻器R的滑片P置于a端,读出电流表示数为0.6A; ②开关S接c,移动滑动变阻器R的滑片P使电流表示数为0.3A,此时小灯泡正常发光; ③开关S接d,使滑动变阻器的滑片P保持不动,读出电流表示数为0.4A; ④在①中,为定值电阻的简单电路,由欧姆定律,电源电压 U电源 =I1 R0 =0.6A×10Ω=6V 在③中,定值电阻与变阻器串联,由欧姆定律和电阻的串联规律: 在②中,由欧姆定律和串联电路的规律,灯的额定电压为 U额 =U电源 -U滑 ═U电源 -IR滑 =6V-0.3A×5Ω=4.5V, 小灯泡额定功率 P额=U额I额 =4.5V×0.3A=1.35W  
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考点分析:
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如图甲所示,是物理实验小组探究电流通过导体产生热量的多少与哪些因素有关的实验装置。两个透明容器中封闭着等质量的空气且与U形管相连,容器内各有一段电阻丝串联接入电路中。

(1)利用图甲可以探究在通电时间相同和_____相同的情况下,导体产生的热量与_____大小是否有关。

(2)实验中通过观察_____反映密闭空气温度的变化。

(3)某一时刻电流表的示数如图乙所示为_____A,则右侧容器中定值电阻在1 min内产生的热量是_____J

 

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同学们在实验室探究影响电阻大小的因素,他们找出abcd四根不同的电阻丝,比较发现:ab只有长度不同;ac只有横截面积不同;ad只有材料不同。实验方案有如下两种:

(1)方案一:如图甲所示,将电阻丝abcd分别接在MN之间,测出电路中的电流。电流表的示数越大,表示接入的电阻丝阻值越_____

(2)方案二:如图乙所示,将电阻丝abcd串联在电路中,用电压表分别测出它们两端的电压。电压表的示数越大,表示接入的电阻丝阻值越_____

(3)小丽提出:还可以用如丙图所示的方法来研究电阻与长度的关系。她将整条电阻丝a接入电路,将夹子N固定在B端,夹子MA端逐渐滑向B端,发现电流表示数逐渐增大。说明:其他条件一定时,电阻丝越短,电阻越_____

(4)小丽又补充到,还可以在图丙电路中串联一个灯泡,一方面灯泡亮度可以反映电流大小,另一方面,灯泡还可以起到_____的作用,用灯泡亮度或者电流表示数来反映电阻大小的科学研究方法叫做_____,下列实例研究方法与此相同的是_____

A.探究电流与电压、电阻的关系

B.研究电流时,将电流和水流进行类比

C.研究光的传播时,引入光线

D.扩散现象表明分子在不停地做无规则运动

(5)接下来,小明和小丽又做了如下实验:将整条电阻丝a接入图丙电路后,闭合开关,然后用酒精灯给电阻丝加热,发现电流表示数逐渐减小,说明_____也是影响导体电阻大小的因素。

 

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小利和小明用如图所示的电路图来探究“并联电路中电流的关系”。

(提出问题)并联电路干路电流与各支路电流有什么关系?

(设计实验)

(1)实验器材有:电源、开关、电流表各一个,导线、小灯泡若干。

(2)小利按图中所示的电路图连接电路时,开关应处于_____状态。

(3)电路连接好后,闭合开关进行试触,发现电流表指针反向偏转,导致这一现象发生的原因是_____。小利检查后重新连接电路,闭合开关,用电流表分别测出ABC三处的电流,然后换用其他小灯泡重做实验,将数据记录在表格中。

(4)通过对表格数据的分析,可以得出结论:并联电路干路中的电流等于_____

实验次数

A处电流IA/A

B处电流IB/A

C处电流IC/A

1

0.10

0.12

0.22

2

0.15

0.22

0.37

3

0.10

0.24

0.34

 

 

(5)小明同学通过实验,得到了如下表数据,他由此得出结论:并联电路中各个支路的电流相等。其实验的不足之处是:①_____;②_____

A处电流IA/A

B处电流IB/A

C处电流IC/A

0.18

0.18

0.36

 

 

 

 

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在探究比较不同物质吸热情况的实验中,实验装置如图所示。

(1)要完成该探究实验,除了图中所示的器材外,还需要的测量工具有天平和_____

(2)实验中应将甲、乙两种液体,分别倒入相同的烧杯中,用_____(选填相同不同)的电加热器加热。

(3)物质吸收热量的多少无法用测量工具测出来,本实验是通过_____来反映的。

(4)小明将记录的数据填入表格,分析数据可知:他是用_____相同的甲、乙两种液体,加热相同的时间,比较_____的方法来判断不同物质的吸热本领的。

加热时间/min

0

1

2

3

4

5

6

甲液体的温度/℃

18

22

26

30

34

38

42

乙液体的温度/℃

18

30

42

54

66

78

90

 

 

(5)分析实验数据可知,从开始加热到42℃,甲、乙两种液体吸收热量的关系是Q_____Q(选填);若c=4.2×103J/kg•℃),则乙的比热容为_____J/kg•℃)。

 

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如图甲是全自动干手器,其原理图如图乙所示,S1是红外感应开关,S2是温控开关。某宾馆的一台干手器只能吹冷风不能吹热风,经检查,原来是机内的电热丝烧坏了,电工老李想用一根阻值相同的电热丝来替换,为此,他查看了铭牌(如表所示),然后关掉宾馆房间中所有用电器,只让干手器正常工作,观测出电能表2 min转了20转,电能表铭牌上标有“3000 r/kW•h字样。

型号

SHZ2010624

额定功率

热风时:1168 W

冷风时:? W

额定电压

220 V

 

(1)请你根据上述描述帮老李算出应选配的电热丝的阻值。

(2)老李修好干手器后吹热风时,求正常工作10 s消耗的电能。

(3)当电路供电电压为200 V时,求电热丝的实际电功率。

 

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