小久利用电压恒为6V的电源,额定电压为3.8V的小灯泡,10Ω、20Ω、30Ω、40Ω、50Ω的定值电阻,铭牌...
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小久利用电压恒为6V的电源,额定电压为3.8V的小灯泡,10Ω、20Ω、30Ω、40Ω、50Ω的定值电阻,铭牌上标有“20Ω 1A”的滑动变阻器,电压表电流表,开关,导线完成了下列电学实验.
(1)探究电流与电阻关系.
①他设计的电路图如图*所示,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应调到最_____(填“左”或“右”)端.他将10Ω的定值电阻接入电路中,调节滑动变阻器的滑片,使定值电阻两端电压为4V读出电流表示数.保持滑动变阻器的滑片位置不变,把10Ω的定值电阻换成20Ω的定值电阻,为了使电压表的示数保持不变,应将滑动变阻器的滑片向_____(填“左”或“右”)端移动.
②他将定值电阻分别单独接入电路中,保持定值电阻两端电压为4V,最多可以完成_____次实验.通过实验可得出结论:电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成_____.
(2)测量小灯泡额定功率.
①小久设计了如图乙所示的电路.闭合开关,观察到小灯泡不发光,电流表无示数,则电压表示数为_____V.
②小久检查电路时,发现所连接电路存在一处错误.请你在错误的导线上画“×”,用笔画线代替导线,画出正确的连线.
(______________)
③排除故障后闭合开关,移动滑动变阻器的滑片.当电压表示数为3.8V时,电流表的示数如图*所示,则电流表示数为_____A,小灯泡的额定功率为_____W.
(3)小久找来额定电压为2.5V的小灯泡和开关,利用上述实验用过的电压为6V的电源和“20Ω 1A”的滑动变阻器,设计了如图丁所示的电路,测出了额定电压为2.5V小灯泡的额定功率.请帮他将实验过程补充完整:
①闭合开关S、S1、S2,调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数为_____V时,小灯泡正常发光.
②闭合开关S、S1,断开S2,保持滑片位置不变,读出电压表示数为2.5V.
③_____(填所有开关的闭合或断开状态),读出电压表的示数为5V.
④小灯泡的额定功率P额=_____W.
【回答】
右 右 4 反比 6 0.3 1.14 3.5 闭合开关S、S2,断开S1 0.875
【详解】
(1)①为了保护电路,闭合开关前滑动变阻器的滑片在阻值最大处,即最右端;
将10Ω电阻换成20Ω电阻时,根据分压原理可知,电压表示数将增大,为保持电压表示数不变(应使电压表示数减小为原来的电压值),根据串联电路电压的规律,应增大变阻器分得的电压,应增大变阻器连入电路中的电阻大小,即滑片向右移动,直到电压表示数为4V;
②根据串联电路电压的规律知,滑动变阻器两端的电压为:
U滑=U﹣UR=6V﹣4V=2V,
通过电路的最小电流为:
I最小==0.1A,
定值电阻的最大值为
R最大==40Ω,
所以只有10Ω、20Ω、30Ω、40Ω的定值电阻可以适用,故最多可以完成4次实验;
通过实验可得出结论:电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比;
(2)①若电流表示数为0,灯不亮,说明电路可能断路,此时电压表有示数,且等于电源电压,为6V;
②分析实物图可知,变阻器与电流表串联后与灯并联,电压表串联在电路中,是错误的,电流表应与灯串联,变阻器与灯串联,电压表与灯并联,将小灯泡右侧连线改接到电压表的负接线柱,如下图所示:
③图*中电流表的量程为0﹣0.6A,分度值为0.02A,示数为0.3A,
灯泡的额定功率为:
P=UI=3.8V×0.3A=1.14W;
(3)①开关S、S1闭合、S2断开,调节滑动变阻器滑片,此时电压表测量滑动变阻器两端的电压,根据串联电路电压的规律知,使电压表示数为
6V-2.5V=3.5V
时,灯泡正常发光;
②闭合开关S、S1,断开S2,保持滑片位置不变,读出电压表示数为2.5V.
③闭合开关S、S2,断开S1,此时电压表测量滑动变阻器两端的电压,读出电压表的示数为5V,此时电压表的示数为“闭合开关S、S1,断开S2”时的2倍,由图知这两次电路的连接不变,电流大小不变,只是电压表的测量范围变化了,根据串联电路的分压作用知此时滑片在中间位置,即闭合开关S、S1、S2,滑动变阻器的滑片在中点处,即滑动变阻器的电阻为10Ω,通过滑动变阻器的电流为:
I==0.35A,
小灯泡正常发光.
④小灯泡的额定功率
P额=UI=2.5V×0.35A=0.875W.
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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