题目内容
【题目】如图甲所示电路,电源电压不变,电压表量程是0-3V,电流表量程是0-0.6A。只闭合S、S1,在滑动变阻器R1的滑片从最右端向左滑至a点的过程中,灯泡和R1的I-U图像如图乙所示滑片在a点时灯泡恰好正常发光。求:
(1)灯泡的额定功率;
(2)只闭合S、S1时,灯泡1min内最少消耗的电能;
(3)只闭合S、S2时,R的滑片在a点,R2允许连入电路的阻值范围。
【答案】(1)0.75W;(2)9J ;(3)1.5Ω~12Ω
【解析】
(1)闭合S、S1,灯泡、滑动变阻器R1串联,在滑动变阻器R1的滑片从最右端向左滑至a点的过程中,R1的阻值减小,电路中的总电阻变小,电流变大,灯泡两端的电压变大,由此可知:图乙中,左边的曲线为灯泡的I-U图象,则右边的曲线为R1的I-U图象;滑片在a点时R1的阻值最小(允许接入的最小阻值),电路中的电流最大,由于灯泡恰好正常发光,则根据I-U图象可知:小灯泡正常工作时的电压为1.5V,电流为0.5A,此时R1两端的电压为3V,则灯泡的额定功率
P额=ULI最大=1.5V×0.5A=0.75W
(2)电源电压
U=UL+U1=1.5V+3V=4.5V
只闭合S、S1时,滑动变阻器R1的滑片在最右端时,连入电路的电阻最大,电路的总电阻最大,通过电路的电流最小,由图可知电路中最小电流为0.3A,灯泡两端的电压为0.5V,灯泡1min内最少消耗的电能
WL=UL′IL′t=0.5V×0.3A×60s=9J
(3) R1的滑片在a点时R1的电阻
R1==6Ω
只闭合S、S2时,R的滑片在a点,R1与R2串联,电压表测变阻器R2两端的电压,电流表测电路中的电流;电流表量程是0~0.6A,通过电路的电流最大为0.6A,变阻器R2连入电路的电阻最小,电路的总电阻
R总==7.5Ω
变阻器R2连入的最小电阻
R2最小= R总- R1=7.5Ω-6Ω=1.5Ω
由于电压表采用0~3V量程,当电压表的示数
U2最大=3V
时,滑动变阻器R2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,此时R1两端的电压
U1′=U-U2最大=4.5V-3V=1.5V
电路中的最小电流
I最小==0.25A
则滑动变阻器接入电路中的最大阻值
R2最大==12Ω
R2允许连入电路的阻值范围是1.5Ω~12Ω。
答:(1)灯泡的额定功率是0.75W。
(2)只闭合S、S1时,灯泡1min内最少消耗的电能是9J。
(3)只闭合S、S2时,R的滑片在a点,R2允许连入电路的阻值范围是1.5Ω~12Ω。
【题目】小刚在电了元件店发现有热敏电阻卖,他想探究热敏电阻阻值大小与温度的关系,就买了一个热敏电阻进行探究。
(提出问题)这个热敏电阻阻值大小与温度有什么关系?
(猜想与假设)
猜想一:这个热敏电阻的阻值随温度的升高而升高;
猜想二:这个热敏电阻的阻值随温度的升高而降低;
(设计实验)
为了验证猜想是否正确,小刚计划用如图所示的装置实验,验证上述猜想是否正确;
(进行实验与收集证据)
小刚组装好装置后,点燃酒精灯,闭合开关进行实验,电源电压不变,记录的数据如下表。
温度t/℃ | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 |
电流I/A | 0.13 | 0.16 | 0.21 | 0.27 | 0.34 | 0.43 | 0.55 |
(分析论证)
通过分析实验数据,验证了猜想______是正确的;
(评估)
(1)烧杯中的液体应该选择________;
A.自来水 B.煤油 C.食盐水
(2)这个热敏电阻可能是_______制成的;
A.金属导体 B.绝缘体 C.半导体 D.超导体
(3)不用液体用酒精灯直接加热这个热敏电阻能完成这个实验吗?______,因为____________;
(4)如果想知道这个热敏电阻在不同温度下的具体阻值,还需要增加一个__________;
(拓展应用)
小刚想用这个热敏电阻和一个电压表改装成一个指针式温度计,设计的电路如图所示,要能直接在电压表刻度盘上读出相应的温度,若要使电压表的示数随温度的升高而增大,则应在图中的选填____(“ab” “bc”或“ac”)两端接入电压表。