题目内容
【题目】电学量往往能够反映力学、热学等物理量的变化,如图所示是王斌同学设计的测量装置,他能通过电表读效算出球体的直径,图中M、N是两块平行夹板,N固板定,M板可以带动划片P上下移动,并使Pb的长度始终与被测量直径相同,电阻线ab总长度为15cm,其每厘米的电阻为4Ω,除上述器材之外,他还准备了以下器材:
A.电源(提供4V稳定电压) B.电流表A1(量程0~0.6A)一个
C.电流表A2(量程0~3A)一个 D.电压表V1(量程0~3V)一个
E.电压表V2(量程0~15)一个 F.定值电阻R0(10Ω,20Ω,30Ω各一个)
G.开关S一个,导线若干(足够长)
(1)王就同组的其他同学认真研究该原理图之后认为:首先,该图中有个电表是没有作用的,应该去掉:其次,改进电路应该使电表的刻度均匀,为帮他解决这个问题,同学们用理想电压表或电流表设计了如下四个改进的电路,其中可行的是(________);
(2)王斌老师看过设计图后肯定了同学们的设计,还提出进一步的要求:应该尽量增大该装置能测量的直径范围,如果希望电表上的每条刻度线都能表示出移动的距离值,要达到此目的,电表应该选_____(选填B、C、D、E),定值电阻应该选择_____Ω;
(3)在听取了同学和老师的建议之后,王斌改进并完善了设计方案之后再次做该实验,当被测球体的直径是7.5cm时,则电路中的电表的读数是_____。(请注意带单位,没有单位不给分)
【答案】A D 20Ω 1.5V
【解析】
(1)[1]A.由电路图可知,R0与Rab串联,电压表测Pb部分电阻线两端的电压,由电压表的内阻很大、在电路中相当于断路可知,滑片P移动时,电阻线接入电路中的电阻不变,电路中的总电阻不变,由I=可知,电路中的电流不变,测量球体的直径不同时,Pb段电阻线的阻值不同,由U=IR可知,电压表的示数与球体的直径成正比,改进电路的电压表刻度是均匀的,故A正确;
B.由电路图可知,R0与RPb串联,电流表被短路,无示数,故B错误;
C.由电路图可知, R0与RPb串联,电压表测电源的电压,其示数不变,故C错误;
D.由电路图可知,R0与RPb串联,电流表测电路中的电流,由串联电路中总电阻等于各分电阻之和可得,电流表的示数I=,则I与RPb不成正比,则改进电路电流表的刻度不均匀,故D错误。
故选A。
(2)[2]因希望电表上的每条刻度线都能表示出移动的距离值,所以,由电源提供4V稳定电压可知,电压表选03V的量程,即选D。
[3]因电阻电阻线ab总长度为15cm,其每厘米的电阻为4Ω,所以
Rab=4(Ω/cm)×15cm=60Ω
当电阻丝接入电路中的电阻最大时,电压表的示数为3V,因串联电路中各处的电流相等,所以,电路中的电流
I===0.05A
因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,定值电阻两端的电压
U0=UUab=4V3V=1V
则选择的定值电阻
R0===20Ω
定值电阻应该选择20Ω。
(3)[4]当被测球体的直径是7.5cm时
RPb=4(Ω/cm)×7.5cm=30Ω
因滑片移动时,电路中的电流I=0.05A不变,所以,电路中的电表的读数
UPb=IRPb=0.05A×30Ω=1.5V
电路中的电表的读数是1.5V。
【题目】某同学测量额定电压为2.5 V的小灯泡L在不同电压下的电阻。
(1)他连接了如图所示的实验电路,请你帮他将滑动变阻器连入电路,要求滑片P右移时连入电路的阻值变小。
(______)
(2)电路连接无误后,闭合开关,调节滑动变阻器,进行多次测量,测量的数据如下表所示。请完成下列问题:
电压U/V | 0.9 | 1.3 | 1.7 | 2.1 | 2.5 |
电流I/A | 0.18 | 0.22 | 0.24 | 0.26 | 0.28 |
①小灯泡L在U=________V时电阻最大,在U=_______V时最亮。
②若将与上述小灯泡L规格完全相同的两个小灯泡A、B串联接入电路,如图所示。闭合开关,调节滑动变阻器,使电压表的示数为2.6V,则小灯泡A的实际功率为________W。