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探究“电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的实验。 (1)在该实验中,透明的...

探究“电流通过导体时产生的热量与什么因素有关”的实验。

(1)在该实验中,透明的容器中密闭了质量______ (选填“相等”或“不相等”)的空气,我们是通过观察U形管中液面的______来比较各容器中电热丝产生热量的多少的。此现象的形成是由于实验装置中______ (选填“气体”或“液体”)的热胀冷缩导致的;

(2)图甲是探究电流通过导体产生的热量与______的关系,图乙是探究电流通过导体产生的热量与______的关系;

(3)英国物理学家焦耳通过大量实验研究发现:电流通过导体产生的热量与______成正比,与导体的电阻成正比,与通电的时间成正比。这个规律叫作焦耳定律。

(拓展)家用电烤箱高温和低温两挡的调节是通过改变接入电路的电阻丝的长度来实现的,请你解释为什么电烤箱的低温挡接入的电阻丝要长一些______

 

相等 高度差 气体 电阻 电流 电流的二次方 由导体电阻的影响因素可知,其他条件相同时,电阻丝越长,电阻的阻值越大,电烤箱将电能全部转化为内能,则由Q=I2Rt=t可知,电压和通电时间一定时,电阻越大,产生的热量越小,故低温挡的电阻丝要长一些 【解析】 (1)在该实验中,应控制容器中装入的空气质量相等,根据转换法,我们是通过观察U形管中液面的高度差来比较各容器中电热丝产生热量的多少的,高度差的形成是由于容器中气体热胀冷缩导致的;(2)图甲两个阻值不等的电阻丝串联,通过电阻的电流大小相等,探究的是电流通过导体产生的热量与电阻的关系;在图乙中,将容器内两电阻丝作为研究对象(电阻大小相同),由并联电路电流的规律可知,通过左容器内电阻的电流大于通过右容器内的电阻的电流,而通电时间相同,故图乙是探究电流通过导体产生的热量与电流大小的关系;(3)英国物理学家焦耳通过大量实验研究发现:电流通过导体产生的热量与电流的二次方成正比,与导体的电阻成正比,与通电的时间成正比。这个规律叫作焦耳定律。  
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考点分析:
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小胡用如图甲所示的电路探究小灯泡的亮度与哪些因素有关。其中电源电压恒为3 V,小灯泡上标有“2.5 V”字样。

实验

 

 

 

 

次数

电压

 

 

 

U/V

电流

 

 

 

I/A

实际电

 

 

 

功率P/W

小灯泡

 

 

 

亮度

 

 

 

 

1

0.5

0.12

0.06

不亮

2

1.5

0.20

0.30

偏亮

3

2.5

0.30

 

正常

4

2.8

0.32

0.90

更亮

 

(1)请你按照电路图将实物图连接完整______

(2)为保证安全,闭合开关前滑动变阻器滑片应该______

(3)在第1次实验中小灯泡不亮的原因是:______

(4)根据表中数据可知小灯泡的额定功率为______W,分析表中数据可得出的实验结论是:______ (5)将白炽小灯泡换成额定功率相同的LED灯,发现LED灯正常工作时亮度更高,试分析解释原因______

(拓展)实验选用的滑动变阻器的规格是______ (选填“20 Ω 1 A”或“50 Ω 0.5 A)

 

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如图甲是小明同学设计的测量小灯泡电功率的实验电路(灯泡的额定电压为2.5 V)

(1)小明所接的实验电路存在连接错误,但只需改动一根导线,即可使电路连接正确,请你在应改动的导线上打“×”,并用笔画线代替导线画出正确的接法______

(2)电路连接正确后,闭合开关发现小灯泡不亮,但电流表有示数,接下来应进行的操作是______

A.更换小灯泡     B.检查开关是否闭合

C.移动滑动变阻器滑片  D.检查电压表是否断路

(3)正确操作后,小灯泡发光,这时电压表的示数为2 V,则应向______移动滑动变阻器的滑片,直到电压表的示数为2.5 V,此时电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为______W

(拓展)在实验时,电压表出现了故障不能使用,同组的小红同学也设计了一个电路图(如图丙所示),测出了该小灯泡正常发光时的功率,其中定值电阻R25 Ω,请写出小红同学的操作步骤及测量结果:

______

______

小灯泡额定功率表达式为P______ (用符号表示)

 

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如图甲为测量“小灯泡电功率”的实验电路,电源电压为4.5 V,小灯泡额定电压为2.5 V、电阻约为10 Ω

(1)请你用笔画线代替导线,将图中的实物电路连接完整______

(2)小明连接好电路后,闭合开关,移动滑片,发现小灯泡始终不亮,且电压表有示数,电流表无示数,则故障原因可能是______

(3)排除故障后闭合开关,移动滑片P到某位置,电压表示数(如图乙所示)______V,则此时小灯泡消耗的实际功率______ (选填“大于”“小于”或“等于”)额定功率;

(4)小明继续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IU图像(如图丙所示),根据图像,可计算出小灯泡的额定功率是______W

(5)进一步分析图像可知,随着灯泡两端电压的增大,灯丝电阻逐渐增大,造成这一现象的原因可能是______

(拓展)小明做完实验后发现电流表损坏,他利用剩余器材、阻值已知的电阻和一个单刀双掷开关也完成了对小灯泡额定功率的测量,请你在虚线框中画出小明设计的实验电路图______

 

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在测定额定电压为“2.5 V”小灯泡电功率(正常发光时电阻约为8 Ω)的实验中,电源为两节新干电池。

(1)请用笔画线将图甲电路连接完整,要求滑片P向左滑动时,滑动变阻器接入电路的阻值变小______

(2)连接电路时,开关应______,滑片P应置于______端;

(3)正确连接电路后,为了测量小灯泡的额定功率,应调节滑片使电压表的示数为______V,此时电流表的示数如图乙所示,则小灯泡额定功率是______W

(拓展)同学们在连接器材时不小心连成了如图丙所示的电路,若考虑电流表的微小电阻,与原本电路图相比,此时电压表示数______ (选填“偏大”或“偏小”),若电流表电阻不变,灯泡电阻越大,实验的误差就______ (选填“越大”或“越小”)

 

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小彬用如图甲所示的实验器材探究“电流与电阻的关系。电源电压恒为3 V,滑动变阻器上标有“20 Ω 2 A”字样,阻值分别为5 Ω10 Ω20 Ω50 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______

(2)小彬把5 Ω定值电阻接入电路后,闭合开关,发现电流表有示数而电压表无示数,则电路中的故障可能是______ (写出一种可能性);排除故障后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片P,使电流表的示数如图乙所示,此时电路中的电流为______A

(3)5 Ω定值电阻换成10 Ω定值电阻,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,同时眼睛盯住______使其示数与接入5 Ω电阻时一致,记录此时另一电表的示数;

(4)之后将10 Ω定值电阻换成20 Ω定值电阻,重复步骤(3)

(5)实验记录的多组数据如下表所示,分析数据可得出结论:______

实验次数

定值电阻

电流表示数/A

1

5

 

2

10

0.18

3

20

0.09

 

(拓展)完成上述实验后,小彬想用原电路测量一段电阻丝Rx的阻值(10 Ω)。他用电阻丝Rx替换了原来的定值电阻,闭合开关后发现电压表已损坏,于是将其拆除,在不改变其他电路元件的连接方式的情况下小彬也完成了实验。请在框中画出实验电路图,写出计算Rx的表达式(已知滑动变阻器的最大阻值为R0)

实验步骤:

Ⅰ.断开开关,按照电路图连接实物图______

Ⅱ.将滑动变阻器的滑片移到最大阻值处,记录此时电流表的示数为I1,将滑片移至阻值最小处,记录此时的电流表示数为I2;则待测电阻的表达式为:Rx______

 

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