题目内容

15.如图甲所示是小明“探究串联电路中电压的关系”的实验电路图.

(1)实验步骤
A.按图甲所示接好电路,闭合开关前,滑片P应置于右端.
B.滑片P移到适当位置,用电压表测出定值电阻R0两端的电压U1.
C.保持滑片不动,电压表测出灯泡L两端的电压U2.
D.保持滑片P不动,用电压表测出a、b两点之间的电压U.
E.移动滑片P的位置,重复步骤B、C、D两次.
(2)讨论交流:小明通过对实验数据分析,得到结论:串联电路中各个电阻两端的电压相等,总电压等于各个电阻两端电压之和.
另一小组的芳通过实验得到结论:串联电路中各个电阻两端的电压不相等,总电压等于各个电阻两端电压之和.
你认为小芳的结论更合理.理由是小明所用定值电阻的阻值与灯泡的阻值相同,而小芳的不同.
(3)小明测电阻R0两端的电压时,电压表示数如图乙所示,则此时R0两端的电压为1.2V.
(4)小明按图甲所示接好电路,闭合开关S,无论怎样移动滑片P,灯泡都不亮,但电压表有读数,经检查:除灯L和定值电阻R0外,其余都没有问题,则电路中存在的故障可能是灯泡L短路或R0断路.

分析 (1)①接好电路闭合开关关,要求把滑动变阻器调到阻值最大的位置,目的是保护电路;②探究串联电路电压规律时,要测出总电压和每一个用电器两端的电压,然后寻找规律;
(2)为了得出普遍规律,实验中要换用不同规格的用电器多次测量,小明实验中,定值电阻和小灯泡的阻值相同,容易得出串联电路各用电器电压相等的错误结论.实验中要求所选器材规格不同,这样得到的结论具有一般性;
(3)先确定电压表的量程,而后判断分度值,再据指针的位置读出示数即可.
(4)电压表有示数,说明电压表和电源连接的部分电路无断路.

解答 解:(1)按图1所示接好电路,闭合开关前,滑片P应置于最右端,这样做的目的是保护电路;
用电压表测出了定值电阻R0两端的电压U1之后,应该保持滑片P不动,用电压表测出灯泡L两端的电压U2.
(2)小明的结论中“串联电路中各个电阻两端的电压相等”是不合理的,只有串联两个电阻的阻值相等时,才会得出这个结论,因此只是个特殊情况,不是普遍规律;应该像小芳那样,采用不同阻值的电阻进行实验,这样得出的结论才具有普遍性.
(3)该电压表选的是小量程,分度值是0.1V,所以此时电压表的示数是1.2V;
(4)由图可见,电压表与定值电阻R0并联,灯泡不亮,电压表有读数,说明灯泡L短路或R0断路.
故答案为:(1)右;保持滑片不动,电压表测出灯泡L两端的电压U2;
(2)小芳;小明所用定值电阻的阻值与灯泡的阻值相同,而小芳的不同;
(3)1.2;
(4)灯泡L短路或R0断路.

点评 研究并联电路电流的规律中,如果小灯泡的规格相同,会得出“并联电路,各支路电流相等”的错误结论;研究串联电路电压的规律中,如果小灯泡的规格相同,会得出“串联电路,各用电器两端电压相等”的错误结论.因此在实验中尽量选用不同规格的小灯泡,这样得出的结论才具有普遍性,才有说服力.

练习册系列答案
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7.小明、小红和小亮在做“探究影响导体的电阻大小因素”实验时,做出了如下猜想.
猜想一:导体的电阻可能与导体的长度有关.
猜想二:导体的电阻可能与导体的横截面积有关.
猜想三:导体的电阻可能与导体的材料有关.
实验室提供了4根电阻丝,其规格、材料如表所示
编号材料长度(m)横截面积(mm2 )
A镍铬合金0.251.0
B镍铬合金0.501.0
C镍铬合金0.252.0
D锰铜合金0.251.0
(1)如图所示电路,闭合开关后,在M、N之间分别接上不同导体,通过观察相关现象来比较导体电阻大小,小明、小红和小亮对图中的电路设计提出了自己的观点:
小明认为:电流表是多余的,观察灯泡的亮度就可以判断导体电阻的大小.
小红认为:灯泡是多余的,根据电流表示数的变化就可以判断导体电阻的大小.
小亮认为:灯泡和电流表同时使用更好,因为灯泡可以保护电路,从而防止烧坏电流表.
你赞同小亮(选填“小明”、“小红”或“小亮”)的观点.
(2)为了验证猜想二,可依次把M、N跟A、C(选填“A、B、C、D”)的两端相连,闭合开关,记下电流表的示数,分析比较这两根电阻丝电阻的大小.
(3)依次把M、N跟电阻丝A、B的两端连接,闭合开关,电流表的示数不同,分析比较A、B两根电阻丝电阻的大小,可探究电阻跟导体的长度的关系,其结论是当材料和横截面积相同时,导体越长电阻越大.
(4)以上方法在研究物理问题时经常用到,被称为控制变量法.下列4个实验中没有用到此方法的是C
A.探究电流与电压、电阻的关系实验    B.探究影响压力作用效果的因素实验
C.探究平面镜成像的特点实验         D.探究影响摩擦力大小的因素实验.
5.在“测量小灯泡电功率”的实验中(小灯泡标有“2.5 V”字样):

(1)如图甲所接的实验电路存在连接错误,但只需改动一根导线,即可使电路连接正确.请你在应改动的导线上打“×”,并用笔画线代替导线画出正确的接法.
(2)电路连接正确后,闭合开关,发现小灯泡不亮,但电流表有示数.接下来应进行的操作是调节滑动变阻器的滑片,观察灯泡是否发光.
(3)某次实验中,测得电路中电流、电压如图乙所示,此时电流表的示数为0.24 A,电压表的示数为1.5V,小灯泡的实际功率为0.36W.
(4)某同学绘制的通过小灯泡的电流随电压变化关系图象如图丙,是否正确不正确,原因是灯丝的电阻随着温度的升高而变大.
(5)在实验中,若把电流表与电压表的位置互换,闭合开关后造成D:
A.电流表被烧坏     B.电压表被烧坏
C.小灯泡被烧坏     D.小灯泡不亮
(6)若实验中电流表已损坏,现有一个已知阻值为R的定值电阻和若干个开关,请你按照如图丁所示的电路,在不改变电路连接的情况下,正确测出小灯泡的额定功率.正确连接电路后,接下来的实验步骤是:
①闭合开关S、S1,断开S2,移动滑片至某一位置,使电压表的示数为2.5V;
②保持滑片位置不动,断开开关S1,闭合开关S、S2,记下电压表的示数U1;
③得出小灯泡额定功率的表达式P=2.5V×$\frac{{U}_{1}-2.5V}{R}$.

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