题目内容
【题目】小明利用如图所示的电路“探究串、并联电路中电流的关系“.
(1)探究串联电路中电流的关系.
①用笔画线代替导线将开关S3连入电路中________.(要求:只闭合开关S3后,R1、R2以及电流表串联;导线不许交叉)
②小明将S3闭合后,发现电流表均无示数.于是他用一只电压表对电路故障(电路中只有一处故障)进行了检测,将电压表接在R1两端时,电压表与电流表均无示数;接在R2两端时,电压表有示数,电流表无示数.电路中的故障是________.小明排除故障后继续实验,读出了电路中各电流表的示数,得到了串联电路中电流的关系是:串联电路中各处电流相等.
(2)完成上述实验后,小明继续探究并联电路中电流的关系.
①各开关的连接情况是________(填写各开关断开或闭合).
②分析实验中各电流表的读数(如图所示),可知并联电路中电流的关系是________:.
③电阻R1:R2=________.
(3)为了验证结论的普遍性,你可以采用的方法是:________.
(拓展)在电源电压不变的情况下,小明两次实验中电路消耗的最大功率与最小功率之比P最大:P最小=________.
【答案】R2断路闭合S1、S2断开S3并联电路干路电流等于各支路电流的和1:2改变电源电压9:2
【解析】
(1)按从电源正极依次连接,一条路径将所有用电器连接起来;
(2)闭合开关后,电流表无示数,说明电路故障为断路;电压表的示数接近电源电压,说明电压表的正负接线柱与电源两极相连;
(3)通过开关的断开与闭合判断出并联电路;
(4)根据实验数据得到并联电路电流的规律;
(5)多次测量找普遍规律,可以改变电源电压;
(6)根据电功率的公式算出两次电功率的比值。
(1)①按从电源正极依次把各个元件连接起来,组成了一条电流的路径,电路连接如图所示:
②闭合开关后,电流表无示数,说明电路故障为断路;将电压表接在R1两端时,电压表与电流表均无示数;接在R2两端时,电压表有示数,电流表无示数,说明与电压表并联的R2断路;
(2)①闭合开关S1、S2,断开开关S3,电路有两条路径,组成并联电路;
②由实物图可知电流表选用0-3A的量程,I1=2.4A,I2=1.6A,I3=0.8A,则I1=I2+I3即并联电路干路电流等于各支路电流的和;
③并联电路中各个支路的电压相等,在电压相等的情况下电流和电阻成反比,即R1:R2=I3:I2=0.8A:1.6A=1:2;
(3)为了验证结论的普遍性,应多次测量,可以采用的方法是:改变电源电压;
在电源电压不变的情况下,并联时的总电阻最大,串联时的总电阻最小,根据可知并联时总功率最大,串联时总功率最小,最大功率和最小功率之比。
故答案为:(1)①电路连接如图所示:②R2断路;(2)①闭合S1、S2断开S3;②并联电路干路电流等于各支路电流的和;③1:2;(3)改变电源电压;9:2。
【题目】小明猜想同一根弹簧具有的弹性势能大小可能与其形变量(x)或者形变量的平方(x2)成正比. 于是进行了如下实验
①如图所示,把弹簧套在光滑竖直杆上,且底端固定在水平面上,用刻度尺读出并记录处于自由状态时弹簧上端距水平面的高度h0;
②将中间有孔的小铁块套在光滑杆上放于弹簧上端,竖直向下按压铁块,读出并记录此时弹簧上端到水平面的高度h1;
③释放小铁块,读出并记录铁块上升到最大高度时,弹簧上端到水平面的高度h2;
④改变弹簧的压缩长度h1,重复以上步骤并根据表格中记录的数据计算出x、x2和小铁块上升的距离△h. 请你解答:
实验次数 | h0/m | h1/m | h2/m | x/m | x2/m2 | △h/m |
1 | 0. 50 | 0. 40 | 0. 55 | 0. 10 | 0. 01 | 0. 15 |
2 | 0. 50 | 0. 30 | 0. 90 | 0. 20 | 0. 04 | 0. 60 |
3 | 0. 50 | 0. 20 | 1. 55 | 0. 30 | 0. 09 | 1. 35 |
4 | 0. 50 | 0. 15 | 2. 00 | 0. 35 | 0. 12 | 1. 85 |
(1)弹簧每次被压缩时的形变量的表达式为x=_____(用所测物理量的符号表示);
(2)弹簧弹性势能的大小是通过_____来间接反映的;
(3)根据表中数据得到的结论是同一根弹簧弹性势能的大小与_____成正比。