题目内容
【题目】物理兴趣小组的同学们想探究通过导体的电流与电压的关系.实验室有:电源、电压表、电流表、滑动变阻器、规格不同的定值电阻、开关和导线等器材各若干供同学们选择,实验用电路如图a所示.
(1)图b是某组同学尚未完成连接的实物电路,请你用笔画线代替两根导线完成连接(连线不交叉).要求:滑动变阻器的滑片P向A端移动,电压表示数变大.
(2)连好电路闭合开关,发现电流表示数较大、电压表示数为零,则电路故障原因可能是
A.电压表的量程选大了
B.电阻R0发生了短路
C.滑动变阻器发生了断路
D.滑动变阻器发生了短路
(3)他们排除故障后继续实验,测得多组数据记录在下表中,在给定的坐标纸上作出图象,分析得出了结论.在与其他组交流时发现虽然各小组作出的图象都是正确的,但是在相同的坐标纸上有些小组的图象却明显不同.请你利用表中数据在图c中作出I﹣U图象,并回答造成这种不同的原因: .
(4)该组同学为了进一步探究电路的性质,他们选择了一个电压可调的电源进行实验.实验所用电路如图d,但电压表位置不详,电阻R1的阻值为8Ω,所用滑动变阻器R2是“10Ω 2A”和“5Ω 3A”中的一个.若某次实验时两表刻度盘上的指针位置如图e所示,此时滑动变阻器接入电路的阻值恰为最大值的一半.请发挥你的聪明才智,推测他们实验时所用变阻器R2的规格和R2的电压分别为、 .
【答案】
(1)
(2)B
(3)见上图,定值电阻的阻值明显不同
(4)“10Ω 2A”;1V或5V
【解析】(1)根据实验电路图应将定值电阻与变阻器串联,电压表测定值电阻两端电压,滑片P向A端移动,电压表示数变大,根据U=IR,所以通过R电流应变大,故变阻器阻值变小,应将A接线柱接入电路中,
如图所示:
;
(2)根据电路图电压表测量灯泡两端电压,电流表测量电路电流;A、如果是电压表的量程选大了,电压表指针摆较小,不会为0,不符合题意;B、如果电阻R0发生了短路,电流表有示数,电压表示数为零,符合题意.C、如果是滑动变阻器断路,即电路为断路,电流表、电压表都无示数,不符合题意.D、如果滑动变阻器短路,电路中电流将会很大,电流表、电压表都有示数,不符合题意.
(3)由表格数据描点连线作出I﹣U图象,如图所示:
;
实验中各小组所使用的定值电阻的阻值可能各不相同,若阻值太大,电流太小,则会造成图象不明显;
(4)由图e,电流表和电压表都使用小量程时,读出分别为IA=0.2A,UV=2.6V,
则R1两端电压:U1=IAR1=0.2A×8Ω=1.6V,
滑动变阻器接入电路的阻值恰为最大值的一半,
若使用的是规格是“5Ω 3A”,则U变=IAR变=0.2A×2.5Ω=0.5V,
若使用的是规格是“10Ω 2A”,则U变=IAR变=0.2A×5Ω=1V,
所以电压表不是测R1也不是测R2两端电压,
根据串联电路的电压特点:U=U1+U2 , 若电压表测总电压,则使用“10Ω 2A”恰好符合电压表示数为2.6V.
同理:若电流表和电压表使用大量程,读出分别为IA=1A,UV=13V,
使用变阻器使用“10Ω 2A”同样是符合电压表示数,此时U变=IAR变=1A×5Ω=5V,
故实验时所用变阻器R2的规格为“10Ω 2A”,R2的电压为1V或5V.
所以答案是:(1)见上图;(2)B;(3)见上图;定值电阻的阻值明显不同;(4)“10Ω 2A”;1V或5V.
【题目】如图所示是某压力测力计的电路原理示意图.图中电源电压为7.5V并保持不变;定值电阻R0的规格是“400Ω 15mA”,起保护电路的作用;G是由灵敏电流表改装成的指针式测力显示器(电阻忽略不计);R是一种新型电子元件,在压力不超过600N的前提下,其阻值随压力大小的变化规律如表格中数据所示.
压力F/N | 0 | 50 | 100 | 150 | 200 | 250 | 300 | … |
电阻R/Ω | 300 | 280 | 260 | 240 | 220 | 200 | 180 | … |
(1)R0上允许消耗的最大功率是多少?
(2)分析表格数据可知:电子元件的阻值R随压力F变化的关系式是R= .
(3)该测力计的量程是多少?
(4)若要增大该测力计的量程,请说出两种改进方法.