题目内容
1.小红利用如图甲所示的电路探究“电流与电阻的关系”.已知电源电压为 6V 且保持不变,有三种规格滑动变阻器可供选择:0~50Ω,0~30Ω,0~20Ω,用到的电阻R的阻值分别为25Ω、20Ω、15Ω、10Ω、5Ω,实验中控制电阻R 两端的电压为2.5V 不变.(1)为完成整个实验,应该选取规格为0~50Ω的滑动变阻器;
(2)连好电路闭合开关,发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片,电压表有示数,电流表没有示数,则故障可能是定值电阻断路;;
(3)排除故障后实验中将定值电阻R的阻值由 25Ω 依次更换为20Ω、15Ω、10Ω、5Ω,为使电压表的示数不变,则每次闭合开关后都应该将滑动变阻器的滑片 P 依次向左移(选填“左”或“右”).
(4)步骤(2)中故障未排除,将乙图中的电阻换成标有“2.5V”完好的小灯泡,调节滑动变阻器后小灯泡能发光(选填“能”或“不能”).
(5)最后用图电路继续“探究电流与电阻关系”,当定值电阻为10Ω 时,对应的电流表示数为0.2A,接着为了测量更多组数据,又提供了15Ω、20Ω、25Ω、30Ω、35Ω定值电阻各一个,其中30Ω、35Ω 定值电阻不能使用.
分析 (1)由串联电路电压的规律确定变阻器分得的电压,由分压原理求变阻器连入电路中的电阻大小,确定变阻器的规格;
(2)电路故障主要分两方面:断路或短路,可以根据电流表或电压表的示数变化情况作出相应的判断;
(3)研究电流与电阻的关系时,要控制电压表示数不变;当定值电阻减小时,根据分压原理先确定电压表示数的变化,再由串联电路电压的规律确定滑片移动的方向;
(4)分析图乙中,电阻断路后电压表的示数,确定电压表的量程,变阻器按一下一上的原则与电阻串联接入电路中,将电阻换为灯泡后,电路完好,可调节小灯泡正常发光;
(5)探究电流与电阻关系,要保持电压不变,由欧姆定律求出电压表示数,根据串联电路电压的规律求变阻器分得的电压,因变阻器的最大电阻为50Ω,由分压原理求出得出定值电阻的最大值.
解答 解:(1)电源电压为6V,实验中控制电阻R两端的电压为2.5V不变,由串联电路电压的规律,变阻器分得的电压为6V-2.5V=3.5V;
由分压原理,$\frac{{R}_{大}}{{R}_{滑大}}=\frac{{U}_{表}}{{U}_{滑}}$ 即$\frac{25Ω}{{R}_{滑大}}=\frac{2.5V}{3.5V}$
解得R滑大=35Ω>30Ω,所以应选择0~50Ω的变阻器;
(2)电流表无示数,说明电路发生断路,电压表有示数,说明除定值电阻以外的电路都是通路,所以与电压表并联的定值电阻断路;
(3)将定值电阻R的阻值由25Ω依次更换为20Ω、15Ω、10Ω、5Ω时,根据分压原理,两端电压相应减小,为保持电阻两端电压不变,由串联电路电压的规律,要减小变阻器的电压,由分压原理,必须使滑动变阻器接入电路的电阻相应减小,由图知,滑片必须向左移动;
(4)步骤(2)中故障未排除,即电阻断路,电压表串联在电路中,电压表示数接近电源电压,所以在乙图中,电压表应选用大量程与电阻并联,变阻器按一下一上的原则与电阻串联接入电路中,如下所示:![]()
断开开关,将电阻换成标有“2.5V”完好的小灯泡,将变阻器的滑片移动到最右端,闭合开关,将滑片向左移动,直到电压表示数为额定电压2.5V,灯正常发光;
所以,步骤(2)中故障未排除,将乙图中的电阻换成标有“2.5V”完好的小灯泡,调节滑动变阻器后小灯泡能正常发光;
(5)探究电流与电阻关系”,要保持电压不变,当定值电阻为10Ω 时,对应的电流表示数为0.2A,电压表示U=IR=0.2A×10Ω=2V;根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压为6V-2V=4V,根据分压原理,变阻器连入电路中的电阻为定值电阻的2倍,因选择0~50Ω的变阻器,所以定值电阻最大为25Ω,
提供了15Ω、20Ω、25Ω、30Ω、35Ω定值电阻各一个,所以30Ω、35Ω的电阻不能用.
故答案为:
(1)0~50Ω;
(2)定值电阻断路;
(3)左;
(4)能;
(5)30Ω、35Ω.
点评 本题探究“电流与电阻的关系”,考查器材的选择、故障的分析、操作的过程及更换用电器正确的操作和灯正常发光的条件,综合性较强.
| A. | 2.58cm | B. | 2.57cm | C. | 2.576cm | D. | 2.552crn |
| A. | 若吸收的热量增大一倍,则比热容增大一倍 | |
| B. | 若加热前后的温度差增大一倍,则比热容增大一倍 | |
| C. | 若质量增大一倍,则比热容减至一半 | |
| D. | 无论质量多大,比热容都一样 |
| A. | F1=F2=F3,P1=P2=P3 | B. | F1>F2>F3,P1>P2>P3 | ||
| C. | F1<F2<F3,P1<P2<P3 | D. | F1=F2=F3,P1>P2>P3 |
| A. | f=10N,方向向左 | |
| B. | 物体A所受力的合力大小为10N | |
| C. | F2与f合力的大小是30N,方向向左 | |
| D. | 若再增加一个沿水平方向向右的拉力F3,f将增大 |