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/V | 4 | ||
| 电阻R/Ω | 20 | 15 | 10 |
| 电流I/A | 0.20 | 0.28 | 0.40 |
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.
| A. | 出手时的动能最大 | B. | 出手时球的势能最大 | ||
| C. | 落地时机械能最大 | D. | 球的机械能保持不变 |
| A. | 牛顿 | B. | 欧姆 | C. | 奥斯特 | D. | 法拉第 |
| A. | 奥斯特实验表明了磁能生电 | |
| B. | 电磁铁的磁性强弱与通过其中的电流大小有关 | |
| C. | 发电机是将电能转化为机械能的装置 | |
| D. | 电动机是根据电线圈在磁场中受力转动的原理制成的 |