题目内容

10.小凯和小明为了弄清一个未知电阻的阻值,小凯将未知电阻、电流表、电压表、滑动变阻器、开关和电源连接成了如图甲所示的电路,小凯正准备闭合开关时,旁边的小明急忙拦住他,说线接错了.

①小是发现只要改接一根导线就可以连接正确,请你检查一下电路,指出改接的是d(选填:a、b、c、d、e、f、g)
②故障排除后,电阻两端的电压表示数如图乙所示,其读数为1.40V.(保留两位小数)
③小凯在实验中通过调节滑动变阻器滑片,测出通过电阻R的不同电流和对应的电压值,如下表所示:
U/V0.51.01.61.9 2.5
I/A0.10.20.30.4 0.5
根据表中的数据在图丙中画出电阻R的I-U关系图象.
④由③中图象求出该电阻的阻值为5.0Ω.(保留一位小数)
⑤将图甲所示电路改成如图丁所示电路,电源电压保持不变,已知R1:R2:R3=2:1:1,测得开关S断开时R2中的电流为I,消耗功率为P;则开关S闭合后,R1中的电流值为1.2I,R3消耗的功率为0.36P.

分析 ①图甲中电流表并联在定值电阻两端了,应将电压表并联在定值电阻两端;
②分清电压表小量程的分度值读数;
③应用描点法作图,根据表中数据,在坐标系中描出相应的点,然后作出U-I图象;
④根据所画图象求出该电阻的阻值;
⑤分别求出S断开时、S闭合时2种情况下电路的总电阻,根据电压不变时,电流与电阻成反,得到通过R1中的电流(第2种情况)与通过R2电流(第1种情况)的关系;
在第2种情况下,根据分流原理和并联电路电流的特点,求出通过R3的电流I3与通过R1中的电流的关系,从而可得出在第1种情况下通过R2的电流I与在第2种情况下通过R3的电流I3的关系,根据P=I2R、结合电阻之比,求出R3、R2消耗的电功率之比.

解答 解:
①测电阻时,电压表并联在定值电阻两端,电流表与定值电阻串联,所以,应将d线与电流表接线柱改接在滑动变阻器金属杆的左接线柱;
②电压表小量程的分度值为0.1V,示数为1.4V;
③根据表中的电压值和对应的电流值在图丙中确定相应的点,然后连接起来,如图所示:

④电阻R的I-U关系图象为一直线,电阻大小为一定值,R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.5A}$=5.0Ω;
⑤开关S断开时,R1与R2串联,电路的总电阻R12=R1+R2=2R2+R2=3R2,R2中的电流为I,
R2消耗的功率P=I2R2;
当开关S闭合后,R3与R2并联后再与R1串联,为混联电路,设此时通过R1的电流为I混,R3、R2为等值电阻,并联后的电阻R23=$\frac{{R}_{2}}{2}$,电路的总电阻R混=R1+R23=2R2+$\frac{{R}_{2}}{2}$=2.5R2,
根据在电压不变时,电流与电阻成反比,所以I混=$\frac{3}{2.5}$I=1.2I;
根据分流原理,通过R2的电流I2与通过R3的电流I3之比等于电阻的反比,即$\frac{{I}_{2}}{{I}_{3}}$=$\frac{{R}_{3}}{{R}_{2}}$=1,I2=I3,根据并联电路电流的特点I混=I3+I2,所以,I3=$\frac{1}{2}$I混=$\frac{1}{2}$×1.2I=0.6I,
R3消耗的电功率P3=I32×R3=I32R2=(0.6I)2R2=0.36I2R2=0.36P.
故答案为:①d;②1.40;③如上图所示;④5.0;⑤1.2;0.36P.

点评 本题测未知电阻的大小,涉及电路的连接、作图等知识,最后一问考查欧姆定律、串并联电路的特点、分流原理、电功率的计算,综合性较强.

练习册系列答案
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