题目内容
4.小明用图甲所示的电路测量额定电压为2.5V的小灯泡电阻,电源电压为3V.图乙是小明未完成连接的实验电路.(1)请你按照电路图,用笔画线代替导线,完成图乙中实验电路的连接.
(2)小明连接完电路后,发现小灯泡微微发光,移动滑片,小灯泡亮度不变,请你帮助小明分析原因:滑动变阻器同时接下面两个接线柱.
(3)小明将电路连接正确后,闭合开关,调节变阻器的滑片,使小灯泡刚好正常发光,此时电流表的示数如图丙所示,电流表的读数是0.3A,小灯泡的阻值是8.3Ω;此时滑动变阻器连入电路的阻值是1.7Ω(小数点后保留一位).
(4)实验中,小明的小灯泡先由暗变亮,发出耀眼的光后被烧坏.为了避免灯丝烧断,请你提出在调节滑动变阻器的过程中应注意的事项:缓慢调节滑动变阻器的滑片,同时观察电压表的示数,使其不能超过小灯泡额定电压值的1.2倍.
(5)完成实验后,小明用定值电阻代替小灯泡继续“探究电阻不变时,电流与电压的关系”,应该改变电压,观察电流的变化.请写出两种(不同角度)改变定值电阻两端电压的方法.改变电源电压、调节滑动变阻器.
分析 (1)本实验中灯泡、滑动变阻器应串联,且滑动变阻器一上一下接入电路,电压表测灯泡两端电压,根据灯泡额定功率判断电压表量程.
(2)根据电路现象移动滑片小灯泡亮度不变,分析电路故障原因.
(3)灯泡正常发光时的电压和额定电压相等,根据图丙电流表的量程和分度值读出示数,利用欧姆定律求出小灯泡的电阻和滑动变阻器连入电路的阻值.
(4)为防止灯泡被烧坏,调节滑动变阻器可以观察电压表的示数来进行.
(5)在探究电流与电压的关系实验中,要保持电阻不变,改变电阻两端电压,研究电流与电压的对应规律.其中改变电压有两种方法:一是改变电源电压,如改变串联的干电池的节数或调节学生电源的档位;二是调节滑动变阻器滑片,改变滑动变阻器接入电路的电阻大小,从而使电阻两端电压发生变化.
解答 解:
(1)测电阻的实验中,灯泡、滑动变阻器应串联,且滑动变阻器一上一下接入电路,电压表测灯泡两端电压,灯泡额定电压2.5V,所以电压表使用0-3V量程,如图所示:
;
(2)闭合开关,小灯泡微微发光,说明电路电流很小,电路总电阻很大;移动滑片,小灯泡亮度都不改变,说明滑动变阻器不能改变电路总电阻,可能是由于滑动变阻器同时接下面两个接线柱,滑动变阻器被接成定值电阻造成的;
(3)灯泡正常发光时的电压为2.5V,图丙中,电流表测量程0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.3A,
由I=$\frac{U}{R}$可得,小灯泡的电阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.3A}$≈8.3Ω;
滑动变阻器连入电路的阻值:R变=$\frac{U-{U}_{L}}{I}$=$\frac{3V-2.5V}{0.3A}$≈1.7Ω;
(4)为了避免灯丝烧断,可以调节滑动变阻器保证电压表的示数不能超过额定电压的1.2倍来进行实验;
(5)方法1:改变串联电池组的节数以改变电源电压;
方法2:调节滑动变阻器以改变滑动变阻器接入电路的电阻的阻值大小.
故答案为:(1)见上图;(2)滑动变阻器同时接下面两个接线柱;(3)0.3;8.3;1.7;(4)缓慢调节滑动变阻器的滑片,同时观察电压表的示数,使其不能超过小灯泡额定电压值的1.2倍;(5)改变电源电压;调节滑动变阻器.
点评 本题考查了连接电路的注意事项、连接实物图、电路故障的判断等,串联电路特点和欧姆定律的应用.是常见的实验探究题类型,要掌握好.
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