题目内容
【题目】小王在“测量小灯泡电阻”的实验中,准备有以下器材:电源、标有“2.5V”的小灯泡、电流表、电压表、规格为“20Ω1A”的滑动变阻器、开关各一个、导线若干。则:
(1)请你用笔画线代替导线,将图甲中的电路连接完整。要求:滑动变阻器的滑片P向右移动时,小灯泡变暗;
(_____)
(2)闭合开关S前,滑动变阻器的滑片P要调至_____(选填“A”或“B”)端;
(3)正确连接电路后,小王按规范的正确步骤进行实验,闭合开关S时,发现小灯泡不亮,电流表、电压表指针均有偏转,但偏转的角度都很小,那么,小灯泡不亮的原因是滑片P在滑动变阻器阻值的_____(选填“最大阻值”或“最小阻值”)处;
(4)小王多次测量后,将测得的数据用描点法作出了小灯泡的U﹣I图象,如图乙所示,根据图象可得:小灯泡正常发光时的电阻为_____Ω;
(5)上述实验结束后,小王同学利用以上器材想进一步“探究电流与电阻的关系”,为此,他另外拿来了三个定值电阻,阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω.他将小灯泡取下后,并按图丙的电路在R的位置依次将5Ω、10Ω、15Ω的三个定值电阻先后接入电路中,为保证每次都能将接入的定值电阻两端电压调为3.0V(电源电压恒为7.5V的电池),应在电路中再串联一个阻值范围为_____Ω(最小)至_____Ω(最大)的电阻R2。
【答案】 B 最大阻值 12.5 2.5 7.5
【解析】
根据滑动变阻器的滑片P的移动对电路的影响,确定滑动变阻器的连接,根据灯泡的额定电压确定电压表选用的量程;闭合开关S前,滑动变阻器的滑片P要调至阻值最大处;正确连接电路后,根据电流表、电压表指针的偏转,分析小灯泡不亮的原因;
由小灯泡的U﹣I图象知,灯在额定电压下的电流,由欧姆定律求出小灯泡正常发光时的电阻。
(1)滑动变阻器的滑片P向右移动时,小灯泡变暗,即电流变小,变阻器连入电路的电阻变大,故滑片P以左的电阻丝应连入电路中;灯的额定电压为2.5V,故电压表选用小量程与灯并联,如下图所示:
(2)闭合开关S前,为了保护电路,滑动变阻器的滑片P要调至阻值最大处的B端;
(3)正确连接电路后,小王按规范的正确步骤进行实验,闭合开关S时,电流表、电压表指针均有偏转,但偏转的角度都很小,说明电路为通路,电路中的电流过小,则小灯泡不亮的原因可能是电路中电阻太大,可能是滑片P在滑动变阻器的最大阻值处;
(4)由小灯泡的U﹣I图象知,灯在额定电压下的电流为0.2A,由欧姆定律可得,小灯泡正常发光时的电阻为:;
(5)探究电流与电阻的关系,应控制定值电阻两端的电压不变,为保证每次都能将接入的定值电阻两端电压调为3.0V,根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压为:,变阻器分得的电压为定值电阻电压的:
当接入15Ω的电阻时,根据串联分压原理,变阻器连入电路中的电阻应为:
,而变阻器的最大电阻为20Ω,将变阻器与电阻R2视为一个整体,则电阻R2的最小值: ,
当接入5Ω的定值电阻时,同理可得,变阻器连入电路中的电阻:,
将变阻器与电阻R2视为一个整体,当变阻器连入电路中的电阻为0时,即可满足要求;所以,为保证每次都能将接入的定值电阻两端电压调为3.0V(电源电压恒为7.5V的电池),应在电路中再串联一个阻值范围为2.5Ω(最小)至7.5Ω(最大)的电阻R2。