题目内容
【题目】实验老师为“测量小灯泡额定功率”准备了如下器材:电源(电压恒为6V)、开关、电压表和电流表各一只、额定电压为2.5V的待测小灯泡(电阻约为10Ω)、滑动变阻器(20Ω 1 A)、导线若干。
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(1)图甲是连接好的实物图,小明正要闭合开关,突然发现一处操作不合理:_____。
(2)闭合开关前电流表的指针如图乙所示,其原因是__________。
(3)故障排除后调节滑动变阻器的滑片,并绘制了小灯泡的电流随其两端电压变化的关系如图丙所示,则小灯泡的额定功率为_____W。从图像中还发现:当电压表的示数增大时,电压表与电流表的示数之比_____(选填“变大”“变小”或“不变)。
(4)小陈同学为了验证电流跟电阻的关系,他又借到一个滑动变阻器(50 Ω 0.5 A)和五个定值电阻(5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω、25 Ω),其余器材不变。用定值电阻更换甲图中的灯泡,小陈同学得到如图丁所示的电流随定值电阻变化的图像,则实验中他所用的滑动变阻器是_____(选填字母:A.20 Ω 1 A B.50 Ω 0.5 A),若某次实验中滑动变阻器连入的阻值为14 Ω,则所用定值电阻的阻值为_____Ω。
(5)下课前老师布置了一道课后作业。要求:在只有下列实验器材的前提下测出未知定值电阻Rx的阻值。实验器材:电阻Rx、电源(电压恒定但未知)、滑动变阻器(已知最大阻值为R0)、电流表、开关、导线若干。小张同学设计了如图戊所示的电路图,用以下步骤测Rx的阻值。
①闭合开关S,移动滑片P至B端,记下电流表示数I1;②移动滑片P至A端,记下电流表示数I2(I2未超过电流表的量程);③请帮他写出Rx的表达式:Rx=_____(用字母R0、I1、I2表示)。
【答案】滑动变阻器的滑片没有置于阻值最大处 实验前电流表指针没有调零 0.625 变大 B 10
【解析】
(1)[1]由图甲知道,操作不合理的是:闭合开关前,滑动变阻器的滑片没有置于阻值最大处。
(2)[2]闭合开关前电流表的指针如图乙所示,说明实验前电流表指针没有调零。
(3)[3]根据绘制的小灯泡的电流随其两端电压变化的关系知道,灯在额定电压下的电流为0.25A,所以,小灯泡的额定功率
P=UI=2.5V×0.25A=0.625W
[4]由图象知道,当电压为0.5V时,电流为0.1A,由欧姆定律,灯的电阻为
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同理,灯正常发光时的电阻为10Ω,由此可知,当电压表的示数增大时,电压表与电流表的示数之比 (灯的电阻)变大。
(4)[5]图丁所示的电流随定值电阻变化的图象知道,电流与电阻之积为
U=IR=2.5V
由串联电路电压的规律知道,变阻器分得的电压
U滑 =U-UV =6V-2.5V=3.5V
变阻器分得的电压为电压表示数的
倍
根据分压原理,当接入25Ω电阻时,变阻器连入电路中的电阻为
R滑 =1.4×25Ω=35Ω
所以,为了完成整个实验,应该选取最大阻值至少35Ω的滑动变阻器,即实验中他所用的滑动变阻器是50Ω 0.5A。
故选B。
[6]若变阻器连入的阻值为14Ω,由欧姆定律知道,电路的电流为
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由欧姆定律,则所用定值电阻的阻值
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(5)③[7]闭合开关S,移动滑片P至B端时,两电阻串联,由电阻的串联和欧姆定律知道,电源电压
U=I1(Rx +R0)
移动滑片P至A端时,为RX 的简单电路,由欧姆定律知道
U=I2 RX
由于电源电压不变,所以,
U=I1(Rx +R0)=I2 RX
RX的表达式
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