题目内容
【题目】同学们在进行电学实验(电源电压不变)。
(1)①在探究“电流与电阻的关系”时,小明使用了电阻箱,在图中用笔画线表示导线,将电路连接完整;
(____________)
②电路中使用了滑动变阻器,既能保护电路,又能通过调节滑片使电阻箱两端的电压_____(选填“改变”或“保持不变”)。他先将电阻箱拔到5Ω。调节滑动变阻器使电压表的示数为2V,记下电流值再将电阻箱拨到10Ω,她下一步操作是:将滑动变阻器的滑片向_______(选填 “左”或“右”)端移动再次改变电阻箱阻值,发现无论怎样调节动变阻器的滑片都不能达到2V,引起这种情况的直接原因是_______;
(2)完成上述探究后,小明想测量一个额定电压为2.5V小灯泡的额定功率,但发现电压表被别的同学拿走了,于是她借助一个10Ω的电阻,设计了如图所示的电路,也测出了小灯泡的额定功率,具体操作如下:
①只闭合开关S1、S2, 调节滑动变阻器,使电流表的示数为_______A时,小灯泡恰好正常发光;
②只闭合开关S1、S3, 保持滑动变阴器滑片的位置不变,读出电流表示数为I;
③P灯_____________(用 已知量和测量值表示,数值要求带单位);
④小明想改变滑动变器滑片位置,进行多次测量求平均值以减小误差,可以吗?________
【答案】 保持不变 右 电阻箱的电阻调得太大了 0.25 2.5V·(I-0.25A) 不可以
【解析】
(1)①[1]电压表和电阻箱并联,电阻箱串联接入电路中,如图所示:
②[2]使用滑动变阻器既能保护电路,又能通过调节滑片使电阻箱两端的电压保持不变。
[3][4]根据串联分压原理可知,将电阻由5Ω变成10Ω的电阻,电阻增大,其分得的电压增大;探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,应保持电阻两端的电压不变,根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压,由分压原理,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向右端移动,使电压表的示数为2V。
[4]电阻越大,分得的电压越多,但电阻箱的电阻不断变大时,要使电阻箱两端电压达到2V,须使变阻器的电阻值变大,但不能达到2V时,表明滑动变阻器提供的电阻已达最大值,因而是电阻箱的电阻调得太大了。
(2)①[5]只闭合开关S1、S2,调节滑动变阻器,使电流表的示数为 0.25A时,小灯泡恰好正常发光。
③[6]在②中,电流表测灯与R并联的总电流,因电路的连接关系没有改变,各电阻的大小和通过的电流不变,灯仍正常发光,根据并联电路电流的规律,灯的额定电流为
IL=I-0.25A
灯的额定功率的表达式
P灯=ULIL=2.5V×(I-0.25A)
④[7]由于灯丝电阻随温度的变化而变化,不能进行多次测量求平均值以减小误差。
【题目】小明利用如图1所示的电路测定小灯泡的额定功率。所用器材:额定电压为2.5V的小灯泡、电池组(二节干电池串联,电压为3V)、电压表一块、滑动变阻器(10 2A)、定值电阻(R0=5)、开关三个和导线若干。
(1)用笔画线代替导线,将图2中的实物电路按照图1所示的电路图连接完整。
(_____________)
(2)闭合开关前,应将变阻器滑片滑到____________(选填“左”或“右”)。
(3)连接完电路后,小明只闭合S、S1时,移动滑片P,电压表示数发生改变:只闭合S、S2时,移动滑片P,小灯泡不发光。于是小明用电压表进行电路故障检测,把电压表并联在某电路元件两端,测试结果如下表所示。则电路中一定存在的故障是____________。(填写序号)
测试元件 | 灯泡L | 开关S2 |
电压表 | 无示数 | 有示数 |
①灯泡L处断路 ②灯泡L处短路 ③开关S2处断路
(4)排除故障后,小明继续实验。
①只闭合S、S2,移动滑片P,使电压表的示数为____________V
②只闭合S、S1,保持滑片P不动,读出电压表的示数为2.25V
③小灯泡的额定功率为____________W.
(5)当加在灯泡两端的电压为额定电压的一半时,灯泡的际功率P实____________(选填“>”、“>”或“=”)P额
(拓展)小红通过课外学习知道,干电池有一定的电阻,我们需要用它的“电压U”和“电阻r”两个物理量来描述它(如图所示)于是小红在小明完成步骤①后,将电压表并联在电池组两端,保持滑片P的位置不变,只闭合S、S2时,读出电压表示数为2.55V,则小明实验中所用电池组的电阻r是____________。