下面是小明和小亮等同学进行的电学实验: (1)小明为了探究通过导体的电流跟电阻的关系,设计了如图所示的电路。 ...
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下面是小明和小亮等同学进行的电学实验:
(1)小明为了探究通过导体的电流跟电阻的关系,设计了如图所示的电路。
①请用笔画代替导线完成图*电路的连接____________。
②小明看到了邻组同学在闭合开关后,电流表的指针偏向“0”刻度线的左侧,原因是电流表_________。
③如果小明连接电路时接入的电阻为5Ω,控制电阻两端的电压为2V,那么将5Ω的电阻换成10Ω的电阻时,应将滑动变阻器的滑片向_____端调节,使电压表示数为_____V;把10Ω的电阻换成20Ω的电阻,无论怎样调节滑片都无法使电压表示数调到控制值,说明他选择的滑动变阻器_________。
④更换器材后,重新实验,将数据记录在表格中,分析实验数据可得出:当电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成______比。
(2)小亮将电阻换成标有“2.5V”字样的小灯泡,测量其不同电压下的电功率。
①正确连接电路,闭合开关,发现小灯泡不亮,电压表有示数,电流表指针几乎不动,产生这种现象的原因是_______________。
②排除故障,继续实验,如图所示是某次实验电流表的示数为______A。最后根据实验数据画出I﹣U图象,如图所示,根据图象求出小灯泡正常发光时的功率为________W。
通过分析I﹣U图象,发现小灯泡的电阻随电压升高逐渐变大,其原因是___________。
(3)完成上述实验后,小亮又重新设计了电路,如图所示,测量另一个小灯泡的额定功率,这个小灯泡正常工作的电流为I1。请完成实验步骤(已知电源电压为U)。
①只闭合开关S1,移动滑动变阻器R2的滑片,使电流表示数为_______;
②只闭合开关S2,保持滑动变阻器R2的滑片位置不变,____________使电流表示数为I1;再将滑动变阻器R2的滑片调到最左端,读出电流表的示数为I2;
③则小灯泡的额定功率表达式为P额=_________。
【回答】
电流表正负接线柱接反了左2最大阻值太小了反灯泡断路0.10.625灯丝电阻受温度影响I1调节滑动变阻器R1的滑片UI12/ I2
【解析】
(1)①电压表应并联在定值电阻的两端,所以应将定值电阻的左接线柱与电压表的“-”接线柱或变阻器下端接线柱连接,如图:
②闭合开关后,电流表的指针偏向“0”刻度线的左侧,原因是电流表正负接线柱接反了;③在探究电流与电阻关系时,应保持电压的大小不变,所以当电阻从5Ω换成10Ω时,电阻变大,分压变大,应向左调整滑片,使电压表示数仍为2V;
滑动变阻器在电路中起分压作用,当定值电阻换成20Ω后,变阻器必须继续调大,才能确保定值电阻两端的电压仍为2V,如果无论怎样调节滑片都无法使电压表示数调到控制值,说明她选择的滑动变阻器最大阻值太小了;
④由实验数据可知,当电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比。
(2)①闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表指针几乎不动,说明为断路,电压表有示数,说明电压表并联部分断路了,因此产生这种现象的原因是灯泡断路;
②读图乙可知,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,其示数为0.1A;
读图*可得,当电压为2.5V时,电路中的电流为0.25A,则小灯泡的额定功率为:
;
③过分析I-U图象,发现小灯泡的电阻随电压升高逐渐变大,其原因是灯丝电阻受温度影响,温度越高,灯丝电阻越大。
(3)分析实验的原理可以得出其具体的步骤为:
①只闭合开关S1,移动滑动变阻器R2的滑片,使电流表示数为I1;
②只闭合开关S2,保持滑动变阻器R2的滑片位置不变,调节滑动变阻器R1的滑片使电流表示数为I1;再将滑动变阻器R2的滑片调到最左端,读出电流表的示数为I2;
③则小灯泡的电阻与变阻器R1此时的电阻相同,即,
则小灯泡的额定功率为;
。
【点睛】
重点是研究电流与电阻关系的实验和测量小灯泡电功率的实验,难点是最后一问缺少电压表时,结合滑动变阻器R1的最大阻值,根据最后电压表的示数可得滑动变阻器R1的阻值,结合欧姆定律把R2表示出来,进而得出功率的表达式。体会实验中利用了等效法。
知识点:电流与电压和电阻的关系
题型:实验,探究题
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