小明设计了如图甲所示的电路图探究“电流与电阻的关系”。器材有:滑动变阻器、电源(电压恒为9V)各一个,电流表、电压表各一块,开关四个,定值电阻R1=5Ω,R2=10Ω,导线若干。
(1)请你将图乙实物图补充完整(电压表选择0~15V的量程)(____)。
(2)按电路图连接电路后,只闭合S、S3,发现电流表有示数,电压表示数为9V。小明操作中的错误是______。
(3)改正错误后继续实验,闭合S、S3,移动滑片使电压表示数为6V,读出电流表示数;断开S3,闭合S1,重复上述实验,收集的实验数据如表1所示。断开S1,闭合S2,要使电压表示数仍为6V,实验不能进行,这是因为______。改变连接后,当电压表示数仍为6V时,电流表示数为______A(如图丙所示)。
表1
闭合的开关 | S、S3 | S、S1 | S、S2 |
电流I/A | 0.4 | 0.6 |
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表2
闭合的开关 | S、S3 | S、S1 | S、S2 |
电流I/A | 0.2 | 0.3 | 0.6 |
(4)按第(3)小问中的顺序闭合、断开开关,并移动滑片使电压表示数为3V,重复实验,收集的实验数据如表2所示,综合分析表1和表2中的数据可得:电压一定时,______。
(拓展)小明只闭合了两个开关,将滑片从一端移到另一端的过程中,收集的实验数据如表3所示。小明闭合的开关是______,使用的变阻器的最大阻值为______Ω。
表3
电压U/V | 3 | 6 | 9 |
电流I/A | 0.2 | 0.4 | 0.6 |
小明用如图所示的电路做“探究一定电压下,电流与电阻的关系”实验时,实验室提供的实验器材有:电源(3节新干电池串联),电流表、电压表各一个,开关一个,五个定值电阻(5Ω,10Ω,15Ω,20Ω,25Ω),一个滑动变阻器(规格为“25Ω 1.5A”),导线若干。
(1)请你用笔画线代替导线将图甲中的实物图连接完整(____)。
(2)连接电路时开关应______,小明应将滑动变阻器的滑片移至______端(选填“A或B”)后,再闭合开关进行实验。
实验序号 | 1 | 2 | 3 | 4 |
电阻R/Ω | 5 | 10 | 15 | 20 |
电流I/A | 0.4 | 0.2 | 0.14 |
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(3)多次更换定值电阻进行实验,并将实验数据记录在表格中,在第4次实验时,将15Ω的电阻更换成20Ω的电阻时,应向______(选填“A”或“B”)端移动滑动变阻器的滑片使电压表的示数保持不变,此时电流表的示数如图乙所示,为______A。
(4)根据实验数据得出的实验结论是:______。
(拓展)实验中,在接入25Ω的电阻进行实验时,小明发现,不管怎样移动滑片,都不能使电压表的示数达到预设值。请你在不改变原实验电路连接的情况下,采取______的措施,完成实验。
边长为20cm的薄壁正方形容器(质量不计)放在水平桌面上,将质地均匀的实心圆柱体竖直放在容器底部,其横截面积为200cm2,高度为10cm。如图1所示。然后向容器内缓慢注入某种液体,圆柱体始终直立,圆柱体对容器底部的压力与注入液体质量的关系如图2所示。(g取10Nkg)
(1)判断圆柱体的密度与液体密度的大小关系,并写出判断依据;
(2)当圆柱体刚被浸没时,求它受到的浮力;
(3)当液体对容器底部的压强与容器对桌面的压强之比为1:3时,求容器内液体的质量。
小明在离家不远处施工,临时用导线将电水壶和电水龙头(打开几秒钟就能流出热水)接入家中电能表[3000r/(kW•h)]。如图所示。电水壶的规格为“220V 1210W”,电水龙头的规格为“220V 2420W”,当电路中单独使用电水壶烧水时,铝盘转动110r,用时120s。在电路中单独使用电水龙头洗漱时,用了180s。导线、电水壶和电水龙头的电阻不随温度变化。求:
(1)电水壶和电水龙头的电阻;
(2)导线的电阻;
(3)在洗漱时,导线上产生的热量。
学习了电功率后,小明利用如图1所示的电路图来探究小灯泡功率跟电阻的关系。L1规格为“2.5V 0.25A”、L2额定电压是4.5V、L3额定电压是6V,可调电压电源。图3是小灯泡L2和L3的I﹣U图象。
(1)请根据图1所示电路图用笔画线代替导线将图2所示实物图补充完整(______)。
(2)电路连接完成后,小明只闭合开关S1,发现电流表有示数,但小灯泡不发光,原因是______。
(3)如表是实验中的相关数据。
实验次数 | 开关状态 | 电源电压 | 电流表示数 | 小灯泡电阻 | 小灯泡功率 |
1 | 只S1闭合 | U | 0.25A | R1=10Ω | P1=0.625W |
R2=2Ω | P2=0.125W | ||||
R3 | P3=0.25W | ||||
2 | 只S1、S2闭合 | 2.5V | 0.50A | R3=5Ω | P3=1.25W |
3 | 只S1、S3闭合 | 0.25A | R1=10Ω | P1=0.6125W | |
4 | S1、S2、S3均闭合 | 1.30A | R2=4.55Ω | P2=1.375W |
第1次实验中电源电压U=______V,L3的阻值R3=______Ω。
(4)分析表中数据可得出,规格不同的小灯泡消耗的实际功率跟电阻的关系是:
①______;
②______。
(拓展)完成实验后,老师告诉小明用一个稳压电源和一个滑动变阻器可以制作成一个可调电压电源。将自制的可调电压电源(稳压电源电压恒为6V)、电流表、小灯泡L3和开关串联,如图4所示。将滑片置于阻值最大处,闭合开关,向左移动滑片,当滑片从A点滑到最左端B点时(A、B两点图中未标出),电流表示数变化了0.1A,则RAB=______Ω。
斜面是一种简单机械,在生活和生产中使用斜面的好处是可以省力,如:______。那么斜面的省力情况与哪些因素有关呢?(使用斜面的省力情况可以通过比较沿斜面拉力F与物体重力G的比值大小来判定,比值越小,越省力)
小明做了如下猜想:
猜想1:与斜面的表面材料有关;
猜想2:与斜面的倾斜程度有关;
猜想3:与物体受到的重力大小有关。
小明为验证上述猜想,利用如图所示的装置进行了实验。实验中所用的物块材料及其表面粗糙程度相同,在沿斜面拉力的作用下,在斜面上做匀速直线运动。实验中相关的记录如表。
实验序号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
斜面倾角 | θ | θ | θ | θ | θ1(θ1>θ) | θ2(θ2>θ1) |
斜面的表面材料 | 木板 | 毛巾 | 木板 | 木板 | 木板 | 木板 |
物块重G/N | 2.0 | 2.0 | 4.0 | 6.0 | 2.0 | 2.0 |
沿斜面拉力F/N | 1.35 | 1.52 | 2.70 | 4.05 | 1.52 | 1.70 |
回答下列问题:
(1)通过对比实验______中的数据可知,使用斜面省力的情况与斜面的表面材料有关;
(2)通过对比实验1、5、6中的数据,得出的结论是:在其他条件相同时,______;
(3)为验证猜想3,小明做了实验______(填写实验序号),分析实验数据后,小明认为这几次实验省力情况相同,依据是______。
(拓展)完成实验后,小明沿斜面用1.8N的拉力,将重为4.5N的物体从斜面底端匀速拉到了顶端。已知斜面长1.2m、高0.3m,则斜面的机械效率是______%。(把重物直接提升0.3m所做的功作为有用功)