题目内容
【题目】在一次测量小灯泡额定电功率的实验中,小明同学可使用的实验器材有:
A.铭牌上标有“3V,0.38A”的小灯泡一只
B.电流表一只(量程0~0.6A)或(量程0~3A)
C.电压表一只(量程0~3V)或(量程0~15V)
D.滑动变阻器(0~20,0.5A)
E.滑动变阻器(0~1000,1A)
F.电源(,恒定)
G.开关一个,导线若干
为比较精确地测定小灯泡的额定电功率,必须使两表的读数不小于其量程的三分之一。小明同学发现电压表0~3V的量程坏了,他认为用大量程指针偏转角度太小,不能精确完成测定。小聪同学想了一下,利用现有器材重新设计了电路,使两个电表的读数超过其量程的三分之一,精确地完成了实验。
(1)请在图甲的虚框内补全小聪同学设计的电路图。
(____________)
(2)根据要求,小聪同学选用的滑动变阻器是________(填字母番号)。
(3)小明和小聪按照设计好的电路图连接好电路开始实验,精确测量了电流、电压值,并绘制如图乙所示的I-U图,根据该图小聪算出小灯泡的额定电功率应为________W。
(4)滑动变阻器采用粗细均匀的电阻丝绕成线圈制成,其接入电阻与线圈长度成正比。若电流表示数在0.2A~0.4A之间变化时,滑动变阻器滑片移动的距离恰好为6.5cm。根据信息,在只需要保证所有元件都安全的前提下;游动变阻器滑片能够移动的最大距离为________cm。
【答案】 E 1.2 195.5
【解析】
(1)[1]小灯泡的额度电压为3V,应选用小量程0~3V,而电压表0~3V的量程坏了,且必须使两表的读数不小于其量程的三分之一,已知电源电压为12V,根据串联分压的特点,可将电压表并联在滑动变阻器的两端,电源电压减去滑动变阻器两端电压即为小灯泡两端电压,如图所示:
(2)[2]当灯泡正常发光时,电路电流为0.38A,根据串联分压的特点,此时滑动变阻器两端电压为:
,
根据可知,此时滑动变阻器应接入电阻为
,
所以滑动变阻器选择规格为0~1000,1A的E;
(3)[3]由图乙可知,当电压表示数为9V时,即滑动变阻器两端电压为9V时,小灯泡两端电压为3V,此时正常发光,通过的电流为0.4A,所以小灯泡的额定功率为
;
(4)[4]当电流表示数为0.2A时,由图乙可知,此时滑动变阻器两端电压为11V,根据可得滑动变阻器接入的阻值为
,
当电流表示数为0.4时,由图乙可知,此时滑动变阻器两端电压为9V,根据可得滑动变阻器接入的阻值为
,
所以滑动变阻器在电流表示数在0.2A~0.4A之间变化时,阻值变化了
而滑动变阻器滑片移动的距离恰好为6.5cm,则有
,
即1cm长的电阻丝电阻为5Ω;
由图乙可知,灯泡正常发光时通过电流为0.4A,电流表流程为0~0.6A,滑动变阻器允许通过的最大电流为1A,所以考虑电学元件安全,电路允许通过的最大电流为0.4A,此时滑动变阻器接入的阻值最小,为
,
当滑片位于最大阻值处时,滑动变阻器接入的阻值为:R大=1000Ω,当滑片从最大值滑到最小值时,滑动变阻器接入电路的电阻变化了
,
则滑动变阻器滑片能够移动的最大距离为
。
【题目】用如图所示的电路研究通过导体的电流与电压,电阻的关系:
表1
次数 | U/V | I/A |
① | 1.0 | 0.20 |
② | 1.5 | 0.30 |
③ | 2.0 | 0.40 |
表二
次数 | I/A | |
① | 10 | 0.20 |
② | 5 | 0.30 |
③ | 2.5 | 0.40 |
(1)利用电路探究电流与电压的关系。保持电源电压和电阻箱R1的阻值不变,移动滑动变阻器R2的滑片,测得电流、电压如表1所示;根据表1中的数据,可以得出结论:电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成________。
(2)利用电路探究电流与电阻的关系。先将R1的阻值调为5Ω,通过滑动变阻器使电压表的示数为1.5 V,然后将R1的阻值调为10Ω,这时应向________(选填“右”或“左”)调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数仍为1.5 V。
(3)利用该电路还可以测量电源电压。将滑动变阻器的滑片移动到适当位置保持不变,仅改变电阻箱R1的阻值,测得相应的电流值,如表2所示,利用表2中的数据求得电源电压为________V。