题目内容

14.小明学习了欧姆定律之后,回想起老师在讲解物质的导电性时,所用的实验有些不妥.当时老师是用两节干电池、一个开关和一只小灯泡与待研究的物体串联,通过小灯泡是否发光,来判断组成该物体的材料是否是导体.小明课下将自来水接在烧杯里,并将烧杯里的水接入和老师相同的电路里,发现水中的电极靠很近了(约1cm),小灯泡都不发光.当时小明心里就有一个疑惑“自来水明明是导体,为什么小灯泡却不亮?”
(1)请你说明小灯泡不发光的原因.
(2)请你用电阻箱(0-9999欧)、6V稳压电源、一个开关,两块电压表、两个铜片(电极)和若干导线来大致测量出接入电路部分自来水的电阻值.

分析 (1)水的电阻非常大,电路中电流非常小,根据P=I2R可判断小灯泡的实际功率;根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$,
(2)把电阻箱和一杯自来水串联接入接入电路,将两个电压表分别并联在电阻箱和自来水的两端,测出电压值,先计算出通过电阻箱的电流,再根据欧姆定律计算出自来水的电阻.

解答 解:(1)将烧杯里的水接入和老师相同的电路里,尽管水中的电极靠很近了,因水的电阻非常大,根据欧姆定律I=$\frac{U}{R}$可知,电路中电流非常小,由电功率公式P=I2R可知,小灯泡的实际功率很小,所以不发光;
(2)据分析设计实验如下:
实验步骤:
①把电阻箱和一杯自来水串联接入接入电路,两个电压表分别并联在电阻箱和自来水的两端;如图所示;
②从大到小逐渐调整电阻箱的阻值,直到两个电压表都有明显的示数;
③读出电阻箱的阻值R和两端的电压UR,以及自来水两端的电压U水;
数据整理:
由欧姆定律得,电路中的电流:I=$\frac{{U}_{R}}{R}$,
自来水的电阻:R水=$\frac{{U}_{水}}{I}$=$\frac{{U}_{水}}{\frac{{U}_{R}}{R}}$=$\frac{{U}_{水}R}{{U}_{R}}$.
答:(1)因水的电阻非常大,根据欧姆定律I=$\frac{U}{R}$可知,电路中电流非常小,由电功率公式P=I2R可知,小灯泡的实际功率很小,所以不发光;
(2)接入电路部分自来水的电阻值为$\frac{{U}_{水}R}{{U}_{R}}$,测量过程详见解答过程.

点评 本题考查了学生对伏安法测电阻实验原理和串联电路特点的掌握情况,是电学实验中较难的题目;缺少电流表,利用电压表和已知阻值的电阻测量未知电阻的阻值,是常考的题型,要熟练掌握并能灵活应用.

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