题目内容

15.小亮利用以下器材:电源(电压恒为6V)、滑动变阻器、开关各一个,电压表、电流表各一只,三个定值电阻R1、R2、R3,大小分别为10Ω、15Ω、20Ω,导线若干,来探究“电流与电阻的关系”.
(1)图甲是小明连接的实物电路,图中有一根导线连接错误,请你在连接错误的导线上打“×”并补画出正确的连线.
(2)电路连接正确后,闭合开关后,移动滑片,使与电阻(20Ω)并联的电压表示数为4V,读出电流表示数,再分别改接15Ω、10Ω的电阻,重复上述实验,收集的实验数据如表所示.老师告诉小明有一组数据误差较大,便找来一个5Ω的电阻让他再测一组数据.当他把5Ω的电阻接入电路时,要使电压表示数仍为4V,实验不能继续进行,其原因超过了电流表所选的量程.改变连接后,当电压表示数仍为4V时,电流表示数为0.8A(如图乙所示).综合分析数据可得:电压一定时,导体中的电流跟导体的电阻成反比.

电压U/V4
电阻R/Ω201510
电流I/A0.200.280.40
(3)完成上述实验后,小亮还想测定一个U额=2.5V的小灯泡的额定功率,他发现电流表已坏,于是向老师要了一个单刀双掷开关,借助部分现有的实验器材,设计了如图丙所示的电路,测出了小灯泡的额定功率.请帮他完成实验步骤:
①连接好实验电路,闭合开关S1,将开关S2拨到触点2,移动滑片,使电压表示为2.5V.
②保持滑片的位置不动,S2接1,读出电压表示数为U.
③小灯泡的额定功率表达式P额=U额×$\frac{U-{U}_{额}}{{R}_{0}}$.(用物理符号表示)

分析 (1)伏安法测功率的实验中,电压表与灯泡并联测灯泡电压,电流表与灯泡串联测灯泡电流.在实物连接图中找到错误之处:主要分析电压表、电流表、滑动变阻器的正确使用,从电压表和电流表的正负接线柱、量程、连接方式,滑动变阻器的接线柱和连入方式上逐条分析.
(2)电路中分别接入20Ω、15Ω、10Ω的电阻,实验能够正常进行,说明电路是正常的,改接5Ω电阻后,电路不能正常进行,是由于超过了电流表所选的量程;
先确定电流表选择的量程和最小分度值,再读出电流表的示数;综合数据分析可知,电压一定时,导体中的电流和导体的电阻成反比;
(3)由丙图可知,没有电流表的情况下,利用定值电阻和电压表代替电流表与灯泡串联,首先使灯泡两端的电压等于3.8V,然后测出此时定值电阻两端的电压,便可求出电路中的电流,根据P=UI计算出灯炮的额定功率.

解答 解:(1)由题目中的电流表表盘知,电流表选择0~0.6A量程,电流表与电阻串联,电源电压为6V,电压表选择0~15V量程,电压表与电阻并联,滑动变阻器选择一上一下接线柱,串联在电路中.由图可知,电阻R被短路,没有接入电路中,正确的电路图为:
;
(2)若再接入5Ω的电阻时,实验不能正常进行,是由于超过了电流表所选的量程;
电阻两端的电压为4V,根据I=$\frac{U}{R}$,电流表选择0~3A量程,所以示数为0.8A;
综合数据分析可知,电压一定时,导体中的电流跟导体的电阻成反比;
(3)①连接好实验电路,闭合开关S1,将开关S2拨到触点2,移动滑片,使电压表的示数为2.5V;
②保持滑动变阻器滑片位置不变,S2接1,读出电压表示数U,电压表测量灯泡和R0的总电压;③此时定值电阻R0两端的电压:U0=U-U额=U-3.8V,
通过灯泡的电流:I额=I0=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{U-2.5V}{{R}_{0}}$,
则小灯泡额定功率:P额=U额I额=U额×$\frac{U-{U}_{额}}{{R}_{0}}$.
故答案为:(1)如图;(2)超过了电流表所选的量程;0.8;导体中的电流跟导体的电阻成反比;(3)①闭合开关S1,将开关S2拨到触点2;2.5;②S2接1;③U额×$\frac{U-{U}_{额}}{{R}_{0}}$.

点评 本题考查了电路连接、电表读数、求灯泡功率、实验设计等,最后一问的实验设计是本题的难点,知道实验原理、应用串联电路特点与欧姆定律即可正确解题.

练习册系列答案
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5.老师将一个小药瓶装部分水,倒放在装满水的大可乐瓶中,使小药瓶恰能直立并刚好浸没水中保持悬浮状态.(如图所示),盖上瓶盖,用手挤压瓶体,小药瓶会下沉到可乐瓶瓶底,小药瓶中的水量增加;松开手后,小药瓶又上浮,小药瓶中的水量又恢复到原样.这个现象引起了大家的思考:挤压大可乐瓶时为什么小药瓶会下沉呢?
A同学认为,小药瓶和瓶内的空气总质量是不变的,下降时瓶内水量增加,说明此时小药瓶内空气体积减小,药瓶所受的浮力减小,使浮力小于重力,所以小药瓶下降了.
B同学认为,小药瓶的总体积不变,所以浮力不变,挤压大可乐瓶后,瓶中水量增加,说明药瓶的重力增加,使重力大于浮力,所以小药瓶下降了.
  (1)有关他们的说法,你认为:两者都正确(选填“A正确”、“B正确”、“两者都正确”).
 (2)小药瓶中的空气体积为什么会变化昵?C同学认为是挤压可乐瓶后,增大了瓶子内水的压强. 使小药瓶子中空气溶解到水中造成的,你还能提出另一种猜想吗?你的猜想是可乐瓶内的气压增加,小药瓶内的气体被压缩,体积减小.
(3)如果假设瓶中空气不会溶解在水中,药瓶质量和瓶中空气质量分别为m1、m2,并保持不变,药瓶玻璃部分体积不计,沉到可乐瓶底位置时,瓶内空气体积减小了五分之二,则药瓶对可乐瓶底的压力是$\frac{2}{5}$(m1+m2)g;.

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