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测定“额定电压为2.5V的小灯泡电功率”的实验中,电源电压保持不变。 (1)若闭...

测定“额定电压为2.5V的小灯泡电功率”的实验中,电源电压保持不变。

(1)若闭合开关,无论怎样移动滑动变阻器的滑片,小灯泡始终不亮,但电压表有示数,电流表示数几乎为零,则故障的原因可能是______(选填“电流表与导线”或“灯泡与灯座”)接触不良。

(2)故障排除后,闭合开关,变阻器滑片P在某处时,电压表示数为2V,若想测量小灯泡的额定功率,应将滑动变阻器的滑片P______端(选填“左”或“右”)移动。

(3)当小灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,小灯泡的额定功率为______W。在初中学习阶段,我们通常把电流表的电阻近似看作0,把电压表看作断路,这是一种理想模型。实际上,电流表也有一定的阻值,电压表中也有较小的电流通过,因此,我们用以上方法测出的小灯泡的额定功率比真实值偏______

(4)为了减小实验误差,小军去掉电压表,找了一个阻值为10Ω的定值电阻R,设计了图丙所示的电路图也测出了小灯泡的功率。简述实验过程中需测量的物理量并用相应字母表示。

a、只闭合开关S1S2,调节滑动变阻器滑片,使电流表示数为______A时,小灯泡正常发光。

b、只闭合开关S1S3,并______,读出电流表示数IcP______(用已知量和测量量表示)。

 

灯泡与灯座 左 0.55 大 0.25 保持滑片位置不变 2.5V×(I-0.25A) 【解析】 (1)若电流表与导线接触不良,则电路断路,两表均无示数,不符合题意;若灯泡与灯座接触不良,则灯泡断路,电压表串联在电路中,电流表几乎无示数,灯不亮,电压表与电源连通,电压表测电源电压,有示数,符合题意,则故障的原因可能是灯泡与灯座接触不良;(2)灯泡在额定电压下正常发光,电压表示数2V小于灯泡的额定电压2.5V,要灯泡正常发光,应增大灯泡的电压,根据串联电路电压的规律,应减小滑动变阻器两端的电压,由串联分压原理可知应减小变阻器连入电路中的电阻,故滑片向左移动,直到电压表示数为2.5V;(3)当电压表示数等于灯泡额定电压2.5V时,灯泡正常发光;由图乙可知,电流表量程是0~0.6A,分度值是0.02A,电流表示数是0.22A;灯泡的额定功率:P=UI=2.5V×0.22A=0.55W。由图甲知,电流表测量灯泡和电压表的总电流,根据并联电路电流的规律,测得的电流比真实值偏大,电压等于真实值,根据P=UI可知,用以上方法测出的小灯泡的额定功率比真实值偏大;(4)灯泡的电压为2.5V时,灯泡正常发光,图中电阻R与灯泡L并联,根据并联电路电压的规律,此时R的电压也为2.5V,由欧姆定律可得,此时通过电阻R的电流为==0.25A;所以调节变阻器滑片,使电流表示数为0.25A时,小灯泡正常发光。 实验步骤如下: a、只闭合开关S1和S2,调节变阻器滑片,使电流表示数为0.25A时,小灯泡正常发光。 b、只闭合开关S1和S3,并保持滑片位置不变,读出电流表示数I。 c、灯泡额定功率表达式的推导:在步骤b中,电流表测并联的总电流,电阻R仍与灯泡L并联,各电阻的大小和通过的电流不变,灯泡仍正常发光;根据并联电路电流的规律可得,灯泡的额定电流:I灯=I-0.25A,则灯泡的额定功率:P灯=2.5V×(I-0.25A)。  
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考点分析:
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某同学利用图甲所示的电路测量小灯泡的电功率,电源电压为4.5V,小灯泡的额定电压是2.5V

(1)图甲是未连接完整的电路图,请你用笔画线代替导线将电路图连接完整(要求:滑动变阻器向右滑动时灯泡亮度变暗)____

(2)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应滑至______(选填“A”或“B”)端。

(3)连接好电路后,用开关试触,发现电流表几乎无偏转,而电压表示数接近电源电压,则可能发生的电路故障是______

(4)排除故障后闭合开关,调节滑动变阻器,小灯泡两端的电压如图乙所示,要让小灯泡正常发光,滑动变阻器的滑片P应该向______(选填“A”或“B”)移动,使电压表示数为2.5V。再通过调节滑动变阻器阻值,记录多组对应的电流表和电压表示数,绘制出如图丙所示的IU图像,则小灯泡的额定功率为______W

(5)造成IU图像弯曲的原因是______

(拓展)该同学想继续用此实验装置探究“电流与电阻的关系”,并选用了10Ω20Ω的定值电阻代替了小灯泡,实验中控制定值电阻两端的电压为2V不变,观察电流与电阻的关系,为了保证接入20Ω的电阻时也能使定值电阻两端电压为2V,则滑动变阻器的最大阻值不应小于______Ω

 

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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

(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ab之间和bc之间,电压表均有示数;接在ac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RxIU图像,如图丙所示。由图像可得Rx______Ω

(5)同组小明连成了如图丁所示的电路,但与小芳测得结果有偏差,经过讨论,认为电流表的电阻虽然很小,但也会影响Rx的测量结果,实验步骤如下:

①按照丁图的电路图连接电路,将滑动变阻器的滑片置于最大阻值处;

②闭合开关S1S2,移动滑动变阻器滑片,读出电压表的示数U1和电流表的示数I1

______,保持滑动变阻器滑片位置不变,读出电压表的示数U2和电流表的示数I2

④可得待测电阻Rx______(用U1I1U2I2表示)。

(拓展)实验结束后,好奇的小明同学想知道实验中所用的电流表的内阻,他将图甲中滑动变阻器的滑片移到最左端,闭合开关,电压表示数为Uv,电流表示数为I,电流表的内阻表达式为RA______(电源电压为U)。

 

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如甲图所示是小芳用“伏安法”测量未知电阻Rx的电路图。

(1)按照图甲所示的电路图,把图乙实物电路补充完整,当滑动变阻器的滑片向左滑动时,电流表示数增大____

(2)把电路连接好后,闭合开关,发现移动滑动变阻器的滑片P,电流表示数有变化,而电压表始终无示数,若电流表电压表都正常,则电路出现的故障可能是______

(3)排除故障后,接通开关,改变滑动变阻器滑片P的位置,并记录对应的电流表示数I、电压表示数U。某次电表示数如图丙、丁所示,通过Rx的电流为______A,可得该电阻的测量值Rx______Ω

(4)为了多次测量减小实验误差,小芳向左移动了滑动变阻器的滑片,则电压表的示数将______。(选填“变大”“不变”或“变小”)

(拓展)小芳想在上述实验的基础上,进一步研究“一段电路中的电流跟电路两端电压的关系”,获得多组灯泡两端电压和电流的数据之后,发现电流与电压不成正比,请指出他的实验方法的不合理之处______,灯丝的电阻与______有关。

 

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小明用如图甲的电路探究“通过导体的电流与电阻的关系”,实验中,他始终保持定值电阻R两端的电压为6V不变。器材如下:电源(电压恒为9V),电流表(00.6A),电压表(015V),15Ω20Ω25Ω30Ω50Ω的定值电阻各一只,滑动变阻器(20Ω1A

(1)请按乙图电路用笔画线代替导线,将甲图实物电路连接完整____

(2)小明将定值电阻接入ab之间进行实验,在闭合开关前,应将滑片P置于图中滑动变阻器的最______(选填“左”或“右”)端。闭合开关后,小明发现电流表有示数,电压表示数始终为零,已知导线和各处的连接完好,由此推断,电路中的故障可能是______

(3)小明将某定值电阻接入ab之间进行实验,闭合开关,调节滑动变阻器,使电压表示数为6V,此时电流表的示数如图丙所示,则此时ab间电阻大小是______Ω,当小明将50Ω定值电阻接入ab之间进行实验时,发现无论怎样调节滑动变阻器都无法达到实验目的(电路连接完好),请提出改进方案______

(4)若用电阻箱替换定值电阻接在ab之间,其他实验条件不变,为完成上述实验,电阻箱的阻值调节范围是______

(拓展)改变电源电压并换用不同规格的滑动变阻器,两电表量程可重新选择,用标有“2.5V”字样的小灯泡替换定值电阻,将滑片移到滑动变阻器的阻值最大处,闭合开关,读出两电表示数,并记录在表格第1列中;移动滑片至滑动变阻器中点,测出数据,记录在表格第2列中,分析表格中的数据可知:小灯泡正常发光时,电路的总功率为______W

实验次数

1

2

3

电压U/V

0.9

1.5

2.5

电流I/A

0.36

0.60

1.00

 

 

 

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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R1R210Ω,导线若干。

(1)请你将图乙实物图补充完整(电压表选择015V的量程)____

(2)按电路图连接电路后,只闭合SS3,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SS3,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)。

1

闭合的开关

SS3

SS1

SS2

电流I/A

0.4

0.6

 

 

2

闭合的开关

SS3

SS1

SS2

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

3

电压U/V

3

6

9

电流I/A

0.2

0.4

0.6

 

 

 

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