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在“测量小灯泡电功率”的实验中,电源电压为6 V,小灯泡的额定电压为3.8 V。...

在“测量小灯泡电功率”的实验中,电源电压为6 V,小灯泡的额定电压为3.8 V

(1)请在图甲中用笔画线代替导线,完成电路连接。

____

(2)连接好电路,闭合开关后,灯泡不亮,电压表有示数且接近电源电压,电流表指针几乎不动,产生这一现象的原因可能是______________

(3)排除故障后,在将滑动变阻器的滑片从一端缓慢移到另一端的过程中,发现电压表示数U与滑片移动距离x的关系如图乙所示,电压调节非常不方便,这是由于选用了______(选填“A”或“B”)滑动变阻器。可供选用的滑动变阻器:滑动变阻器A(阻值范围0~500 Ω);滑动变阻器B(阻值范围0~50 Ω)。

(4)换用了另一个滑动变阻器并接通电路后,移动滑片位置,当电压表的示数为3.8 V时,电流表的示数如图丙所示,则小灯泡的额定功率为________W

(拓展)实验过程中发现电流表突然损坏了。他们找到了一个阻值为10 Ω的定值电阻和一个单刀双掷开关,并设计出电路图(如图丁),重新进行了测量。请完成以下步骤:

步骤一:S2与接线柱1接通,闭合S1,调节滑动变阻器滑片,使电压表示数为________V

步骤二:保持滑动变阻器阻值________(选填“变大”“不变”或“变小”),将S2与接线柱2接通,读取电压表读数UR

步骤三:断开S1S2,整理器材。

写出灯泡额定功率的表达式P__________。(用已知量和测量量表示)

(补充设问)(5)实验中,调节滑动变阻器的滑片,使灯泡变暗。这段时间内,若小灯泡电阻变化量的绝对值是ΔR1,滑动变阻器接入电路的电阻变化量的绝对值是ΔR2,则ΔR1________ΔR2(选填“>”“=”或“<”)。

 

小灯泡断路 A 1.9 3.8 不变 3.8V× < 【解析】 (1)灯泡的额定电压为3.8 V,则电压表的量程为0~15 V,且与灯泡并联,滑动变阻器的任意上方接线柱与灯泡串联,如答图所示;(2)连接好电路,闭合开关后,灯泡不亮,电压表有示数且接近电源电压,电流表指针几乎不动,说明电压表并联部分断路,可能是小灯泡断路;(3)由图乙可知,滑片移动时灯泡两端电压的变化开始很不明显,说明选择的滑动变阻器的最大阻值较大,所以选择的是A;(4)由实物电路图可知,电流表的量程为0~0.6 A,分度值为0.02 A,则丙图中电流表的示数为0.5 A;灯的功率P=UI=3.8 V×0.5 A=1.9 W。【拓展】实验步骤:步骤一:S2与接线柱1接通,闭合S1,调节滑动变阻器滑片,使电压表示数为3.8 V;步骤二:保持滑动变阻器阻值不变,将S2改与接线柱2接通,读取电压表读数UR;步骤三:断开S1、S2,整理器材。在步骤一中,由串联电路电压的规律结合欧姆定律I=的变形公式,滑动变阻器连入电路的电阻为R滑==①,在步骤二中,变阻器的电压U滑=6 V-UR,通过的电流I′=,变阻器连入电路中电阻为R滑==②,由①②得,灯的额定电流I=。小灯泡的额定功率为P=UI=3.8 V×。【补充设问】(5)设原来的电流为I1,继续调节滑动变阻器,让小灯泡两端的电压逐渐降低,小灯泡逐渐变暗,此时灯的电压减小,通过灯的电流也减小,所以I1>I2,所以>(U为电源总电压),根据欧姆定律,即R总2>R总1;滑片移动后电路的总电阻大于原来的电路总电阻,根据P=UI灯功率减小,灯丝的温度降低,小灯泡阻值随温度的减小而变小,由电阻的串联规律可知:小灯泡阻值减小的值ΔR1小于变阻器连入电路中增大的值ΔR2.  
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考点分析:
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某课外实验小组的同学利用如图所示电路测出了家用手电筒的灯泡正常工作时的电功率。实验器材有:电源(电压4.5 V)、开关、电压表、电流表各一个,导线若干,正常工作电压为2.5 V的待测手电筒灯泡(电阻约为7 Ω),滑动变阻器三个(A:“5 Ω 2 A”;B:“20 Ω 0.5 A”;C:“50 Ω 0.2 A”)。小组同学测得的数据及现象如下表。

次数

电压U/V

电流I/A

灯泡亮度

1

1.5

0.2

灯光微弱

2

2.2

0.28

较暗

3

2.5

0.3

正常发光

4

3.0

0.32

很亮

 

 

(1)实验中选用的滑动变阻器为________(选填“A”“B”或“C”)。

(分析)

小灯泡两端最小电压为1.5V,此时滑动变阻器两端的电压为3V,电路中的电流为0.2A,滑动变阻器接入电路的阻值为15Ω

表格中数据的最大电流为0.32A

选用的滑动变阻器为B

(2)根据表格数据回答下列问题:

小灯泡正常发光时的电流为0.3A,则额定电功率为0.75W

由表格数据及现象可知,灯泡的亮度与灯泡的________有关;

由表格数据可知,随着小灯泡两端电压的增大,小灯泡的电阻增大,这是因为小灯泡的电阻受________的影响。

(3)小组的小红分析,虽然电压表的阻值很大,但依然会有部分电流通过电压表,则小灯泡两端的电压测量值________,电流表的测量值________,小灯泡额定功率的测量值________;于是建议将电压表并联在小灯泡和电流表两端,小组的同学通过查阅资料了解到,电流表存在较小的电阻,则电压表的测量值________,小灯泡额定功率的测量值________(以上均选填“偏大”“偏小”或“不变”);如果想用电流表和电压表准确的测量出小灯泡的额定功率,请你写出一条建议:_____________

(4)(缺电压表)小组的小明认为在不用电压表的情况下也可以测量出小灯泡的额定功率,他设计了如图所示电路,请你将他的实验步骤补充完整。

闭合 SS2,移动滑动变阻器滑片,使电流表的读数为________

断开S2,闭合SS1,读出电流表的示数为I1

P __________(用已知量和测量量表示)。

(5)(缺电流表)小组的小红不用电流表也测出了小灯泡的额定功率,请你将她的实验步骤补充完整。

电路连接后,闭合S1,断开S2,移动滑动变阻器的滑片,使电压表示数为________

保持滑片位置不动,断开S1,闭合S2,调节电阻箱接入电路的阻值,____________,记下电阻箱的阻值R

小灯泡的额定功率P______(用已知量和测量量表示)。

 

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小明在拆装手电筒时,发现手电筒的小灯泡上标有“2.5 V”的字样,但上面的电流值已经模糊不清,他想通过实验测量该灯泡正常发光时的电阻,图甲为他所连的实验电路。

(1)同组的小李同学在检查线路时发现有一根导线连接错误。请你在图中用“”标出这根接错的导线,并画出改接后的导线(不能与其他导线交叉)。

____

(2)电路连接正确后,将滑动变阻器的滑片移至A端,闭合开关后,发现小灯泡不亮,电流表无示数,电压表的示数接近3 V。发生这种现象的原因可能是________________

(3)排除故障后,再闭合开关,移动滑动变阻器的滑片到某位置时,电压表的示数如图乙所示,为了测定小灯泡正常发光时的电阻,应将滑动变阻器的滑片P________(选填“A”或“B”)端移动,直到电压表示数为________V,读出电流表的示数,计算小灯泡正常发光时的电阻。

(拓展)老师提问是否可以用该实验的测量方法测量阻值约为数百欧的电阻Rx,小明分析得出上述方法不行,原因是:_____________。接着,小明与其他同学经过讨论,通过增加一电阻箱R00~9 999 Ω 5 A)、定值电阻R200 Ω 2 A)、单刀双掷开关等器材,设计出了AB两种不同方案,其电路图如下:

AB两种不同的方案中,你认为方案________的设计可以让测量结果更准确,理由是:_______

(补充设问)

(4)某同学在实验过程中发现,随着滑动变阻器接入电路的阻值减小,电压表的示数减小,发生这个现象的原因是____________

(5)电压表的电阻实际上并非无穷大且在测量时有电流通过,实验中若考虑流过电压表的电流,则所测小灯泡的阻值________(选填“偏大”或“偏小”)。

 

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小明在实验室做“伏安法测电阻”实验中,他连接的电路如图甲所示。

(1)为完成实验,请用笔画线代替导线,将甲图连接完整(要求滑片向右移动时,电流表示数变小)。

____

(2)闭合开关发现电压表有示数,电流表无示数,则故障原因可能是________

(3)排除故障后进行测量,当电压表的示数为2.4 V时,电流表的示数如图乙所示,则电流表的示数为________A,根据实验数据可得Rx________Ω

(4)电路中使用滑动变阻器的目的除了保护电路外,还有_________作用。

(拓展)测量了一组数据后,小明发现电流表损坏了,于是他和同桌小波分别设计了如图丙、丁所示的电路来测量未知电阻的阻值,其中定值电阻R0的阻值已知。小明看到小波设计的电路图后指出该电路无法测出电阻Rx的阻值,这是因为____________;小明利用自己的电路图进行如下操作:

先闭合开关S,记下电压表的示数U

再断开开关S,记下电压表的示数U0

则待测电阻Rx________________(用已知量和测量量表示)

 

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小铭利用“伏安法”测量未知电阻R的阻值,实验电路如图所示,已知电源电压为3 V,滑动变阻器(R130 Ω 0.5 AR220 Ω 1 A)。测得的数据如下表所示。

电压U/V

1

1.5

2

2.5

3

电流I/A

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

 

(1)本实验中小铭选用的滑动变阻器为________(选填“R1”或“R2”)。

(分析)

电阻两端的最小电压为________V,此时滑动变阻器两端的最大电压为________V,电路中的电流为________A,滑动变阻器接入电路的电阻为________Ω

表格数据中的最大电流为________A,故应选用的滑动变阻器为________

(2)(缺电流表)小铭准备测量另外一只未知电阻的阻值时发现电流表损坏了,于是他设计了如图所示电路来测量未知电阻Rx的阻值,电阻R0的阻值已知。请你协助小铭完成实验。

闭合开关S,断开开关S1,读出电压表的示数U1

________________,读出电压表的示数U2

未知电阻的阻值Rx__________(用已知量和测量量的符号表示)。

(3)(缺电压表)做完实验后小铭思考是否可以仅使用电流表测出该未知电阻的阻值,请你根据设计的实验电路,验证小铭的猜想。

闭合开关SS1,电流表示数为I1

______________,电流表示数为I2

未知电阻的阻值Rx____________(用已知量和测量量的符号表示)。

 

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某实验探究小组利用图甲所示的电路做“探究通过导体的电流与电阻的关系”的实验,使用的器材有:两节新干电池,三个阻值分别为5 Ω10 Ω20 Ω的定值电阻,一个标有“10 Ω 1 A”字样的滑动变阻器,电流表、电压表、开关和导线。

(1)请根据图甲的电路图将图乙的实物图连接完整;

____

(2)连接电路时,开关应断开,滑动变阻器的滑片P应放在阻值________处;

(3)正确连接电路,依次接入5 Ω10 Ω20 Ω三个定值电阻,调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数______(选填“不变”或“改变”),记下电流表的示数,利用描点法得到图丙所示的图像;

(4)当把5 Ω的电阻换为10 Ω接入电路中时,闭合开关,应向________(选填“左”或“右”)端移动滑片,使电压表示数为________V时,读出电流表的示数;

(5)由图像可得电流与电阻的关系是:__________

(拓展)实验小组还想多测几组数据,找到一个阻值为25 Ω的电阻接入电路,但无论怎样移动滑动变阻器的滑片,都无法使电压表的示数达到指定的值,为了完成实验目的,可更换一个最大阻值不小于______Ω的滑动变阻器。

 

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