题目内容
14.某兴趣小组的同学利用甲图所示的电路进行了多个电学实验.实验中电源电压为6V且恒定不变;滑动变阻器在电路中除了保护电表即保护电路以外,在不同的实验中作用各不相同.(1)第一小组的同学要测量电阻Rx的阻值,他们在A、B间接入待测电阻Rx,请你用笔画线代替导线,将答题卡图乙中的实物图连接完整;该实验中滑动变阻器的另一个作用是改变电阻的电压和电流.
(2)第二小组的同学要研究“电流与电阻的关系”.他们将阻值为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω的定值电阻分别接在A、B间,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,记下电流表示数,得到如图丙所示的电流I随电阻R变化的图象.该实验中滑动变阻器的另一个作用是控制电阻两端的电压为2.5V不变;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.
(3)第三小组的同学要测量额定电压为2.5V的小灯泡的额定功率.他们在A、B间接入2.5V的小灯泡,正确连接电路,实验步骤及操作都正确.闭合开关后,发现电压表的示数大于小灯泡的额定电压,小灯泡发光较亮,出现这种现象的原因是滑动变阻器的最大电阻太小;该组同学经过讨论后,调整实验器材继续实验,闭合开关后,调节滑动变阻器滑片直到电压表示数为2.5V,此时电流表的示数如图丁所示,则小灯泡的额定功率为0.6W.
分析 (1)将电流表、滑动变阻器与灯泡串联,电流表的量程和正负接线柱的接法,根据要求确定滑动变阻器下面的接线柱;
据该实验中的实际情况分析变阻器的作用即可;
(2)探究电流与电阻的关系,应保持电阻两端的电压不变;
根据串分压的知识,当电阻值最大时,所需变阻器的阻值最大;
(3)闭合开关前,应将变阻器的滑片移至最大阻值处;
根据图丁读出电流表的示数,由P=UI计算出电功率的值.
解答 解:(1)在该实验中,滑动变阻器必须串联在电路中,且接法是一上一下,电压表与电阻并联,如图所示:![]()
为减小误差,应改变电阻两端的电压和通过的电流,多测几组数据,求电阻的平均值,所以变阻器除了保护电路的作用外,还有改变电阻的电压和电流的作用;
(2)由图知,电阻两端的电压始终保持U=IR=0.5A×5Ω=2.5V,可知变阻器除了保护电路外,另一个作用是控制电阻两端的电压为2.5V不变;
由图象知,当电阻的阻值为25Ω时,电路中的电流为0.1A,此时变阻器的阻值最大,可知其最大阻值为:R最大=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{6V-2.5V}{0.1A}$=35Ω;
(3)闭合开关后,发现电压表的示数大于小灯泡的额定电压,小灯泡发光较亮,说明滑动变阻器的最大电阻太小;
由图丁知,电流表的示数为0.24A,可知小灯泡的额定电功率为:P=UI=2.5V×0.24A=0.6W.
故答案为:(1)见上图;改变电阻的电压和电流;(2)控制电阻两端的电压为2.5V不变;35;(3)滑动变阻器的最大电阻太小;0.6.
点评 本题是有关电学实验的综合考查,主要考查了电路的连接、滑动变阻器的作用、欧姆定律的应用及电功率的计算.滑动变阻器在不同的实验中有不同的作用,应根据实际情况进行分析.
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