题目内容
【题目】如图所示,电源电压可调,小灯泡上标有“6V0.5A”的字样(小灯泡正常发光时电压为6V,电流为0.5A。不考虑温度对小灯泡电阻的影响),电流表量程0~0.6A,电压表量程0~3V,滑动变阻器规格为“20Ω1A”。
(1)电源电压调至8V,闭合开关S1和S2,移动滑动变阻器滑片P,使电压表示数为2V,此时电流表示数为0.6A,则小灯泡两端电压是多少?R0的阻值是多少?
(2)电源电压调至7.5V,断开开关S1,闭合开关S2,为了保证电路安全,求滑动变阻器的阻值变化范围。
【答案】(1)6V;80Ω;(2)3Ω~8Ω。
【解析】
(1)由电路图知道,闭合开关S1和S2,灯泡L与滑动变阻器R串联后再与R0 并联,电流表测干路电流,电压表测R两端的电压,由于并联电路中各支路两端的电压相等,且串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,电压表示数为2V时,小灯泡两端电压是:
UL =U-UR =8V-2V=6V,
此时,通过灯泡的电流是IL =0.5A,由于并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,通过R0 的电流是:
I0 =I-IL =0.6A-0.5A=0.1A,
由知道,R0 的阻值:
;
(2) 由知道,灯泡的电阻是:
,
断开开关S1,闭合开关S2,灯泡L与滑动变阻器R串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流,由于电源的电压U′>UL,所以,灯泡正常发光时,电路中的电流最大,即I大 =0.5A,此时电路中的总电阻是:
,
由于串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,滑动变阻器接入电路中的最小阻值是:
R小=R总-RL =15Ω-12Ω=3Ω,
当电压表的示数UR大=3V时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,L两端的电压是:
UL′=U′-UR大 =7.5V-3V=4.5V,
由于串联电路中各处的电流相等,所以,电路中的电流是:
,
代入数据解得R=8Ω,所以,滑动变阻器的阻值变化范围为3Ω~8Ω。
答:(1)小灯泡两端电压是6V,R0 的阻值是80Ω;
(2)滑动变阻器的阻值变化范围为3Ω~8Ω。
【题目】小明探究“电流与电压”的关系,设计的实验电路图如图甲所示,已知电源电压为3V,定值电阻R1的阻值为5,小明有三个规格分别为“10”、“20”和“50”的滑动变阻器,完成下列题目:
(1)小明准备测出0.5 V、1.0 V、1.5 V、2.0 V下的电流,得出结论。为了完成实验,应该选用规格为______的滑动变阻器;调节滑动变阻器时,眼睛要看着_____(填“电流表”或“电压表”); 小明记录数据如下,由于粗心,忘记将第三组电压表示数填入表格,这里的电压值应该为______V。
U/V | 0.5 | 1.0 | ________ | 2.0 |
I/A | 0.1 | 0.2 | 0.3 | 0.4 |
(2)接下来,小明利用上述电路原理图来探究“电流与电阻”关系,闭合开关后移动滑动变阻器使得电压表的读数为2V,然后断开开关,将CD间的电阻从5换成10后,再闭合开关,此时电压表的示数______(填“大于”、“小于”或“等于”)2V,接下来小明应将滑动变阻器的滑片向______端填“a”或“b”移动。
(3)最后小明在桌子上发现一个小灯泡,为了测量小灯泡的阻值,小明用这个小灯泡换掉原电路中的R1,调节滑动变阻器,电路中两电表的示数如图乙所示,通过两表示数算出小灯泡的阻值为______。接下来小明觉得一次测量误差较大,于是改变了小灯泡两端的电压,多测了几组数据,求出小灯泡电阻的平均值。小明测小灯泡电阻的方法______(填“正确”或“不正确”)。