题目内容
【题目】小明在实验室探究电学实验,有如下器材:电压表、电流表、滑动变阻器、开关、电源电压恒为、定值电阻分别为、、、、、小灯泡额定电压为、导线若干。
在探究“电流与电阻的关系”实验中:
小明设计了如图甲所示电路,请你帮他将图乙所示的实物图连接完整__________。
闭合开关前,要将滑动变阻器滑片移至______选填“A”或“B“端;电路中滑动变阻器起到保护电路和______的作用。
闭合开关,发现无论如何移动滑动变阻器的滑片,电流表有示数,电压表示数为零,此时电路出现的故障可能是______。
小明排除故障后继续实验,先将的电阻接入电路,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,直到电压表示数为,记下电流表示数;断开开关,把5欧电阻换为10欧的电阻,再闭合开关,应向______选填“A”或“B“端移动滑动变阻器的滑片,才能使电压表示数仍为,同时再记下电流表的示数。
为确保所给的5个定值电阻接入电路后都能正常进行实验,那么,应该选取最大阻值不小于______的滑动变阻器。
完成以上实验后,小明将定值电阻换成小灯泡,想要测量它的额定电功率。在不损坏小灯泡的情况下,移动滑动变阻器的滑片,记录多组小灯泡两端的电压值及对应的电流值,根据这些数据绘制出了小灯泡的“I--U”关系图象如图丙所示。分析图象可知,小灯泡正常工作时灯丝电阻为______,小灯泡的额定功率是______从图象还可以看出,小灯泡灯丝的电阻是______选填“变化或“不变”的,造成这一现象的原因是灯丝电阻随______升高而增大。
【答案】改变电阻电压和电流电阻短路 变化温度
【解析】
根据图甲连接实物,注意电压表与电阻并联,且正进负出,即将电压表的负接线柱连接定值电阻的右端,定值电阻右端再连接滑动变阻器的左上接线柱即可,如下所示:
闭合开关前,为保护电路,要将滑动变阻器滑片移至阻值最大处,即A端;
为得出普遍性的结论要多次测量,故电路中滑动变阻器除起到保护电路元件安全的作用外,还有改变电阻电压和电流(保证定值电阻两端的电压不变)的作用;
闭合开关S,无论如何移动滑动变阻器的滑片P,电流表有示数,说明电路不可能是断路,可能是短路,电压表示数为零,说明电压表测量的电阻为零,则与电压表并联的电阻短路了;
小明先将的电阻接入,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,直到电压表示数为,记下电流表示数;接着在滑动变阻器的滑片位置不变,把R换为的电阻时,电阻变大,电压表示数变大,为保持电压表示数不变,要增大变阻器的电压,故应向A端移动滑动变阻器的滑片P,才能使电压表示数为,同时记下电流表的示数;
研究电流与电阻的关系实验中,应控制电阻两端的电压不变,即电阻两端的电压始终保持2.5V,根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压:;
串联时,电压与电阻成正比,变阻器分得的电压为电压表示数的倍,当接入电阻时,变阻器连入电路中的电阻为:
,故为了完成整个实验,应该选取最大阻值至少的滑动变阻器。
由图象可知,小灯泡额定电压为时,电流为,此时的电阻大小:
;
小灯泡的额定功率:
;
由图象知,当电压分别为、、时,对应的电流大小分别为、、,根据分别求出对应的电阻大小为、、,所以画出的图像是弯曲的,即灯泡的电阻是变化的;
由于通常金属电阻随温度的升高而增大,当电压增大时,灯泡的实际功率变大,灯丝的温度逐渐升高,则小灯泡灯丝的电阻随温度的升高逐渐变大。
【题目】为了判断一个小铁球是不是空心的,小明同学用天平、量筒和水测得如下数据:
铁球的质量m/g | 量筒内水的体积V水/ml | 量筒内水和铁球的总体积V总/ml |
790 | 200 | 350 |
(1)通过计算判断该小铁球是空心的,还是实心的?
(2)若小铁球是空心的,则空心部分的体积是多大?
(3)若将小铁球的空心部分注满铅粉,则整个铁球受到的重力是多大?(ρ铁=7.9×103kg/m3,ρ铅=11.3×103kg/m3,g取10N/kg)