题目内容

11.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规格太小;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,说明变阻器的阻值太小,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)变阻器的规格太小;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.

练习册系列答案
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20.小明猜想“液体的密度ρ越大,其比热容C也越大”,他查到了一些液体的密度如表.
物
质
密度ρ
/kg•m-3
物
质
密度ρ
/kg•m-3
水1.0×103柴油0.8×103
煤油0.8×103汽油0.71×103
植物油0.9×103酒精0.8×103
由于不知道表中各种液体之间比热容的大小关系,需要用实验方法得到.
实验器材:铁架台(带铁圈)、石棉网、温度计、细线、火柴、烧杯、秒表、天平和砝码(以上每一种器材数量足够、规格相同);火焰相同的酒精灯若干;加热功率相同的电热器若干只;密度表中所给出的各种液体足量.实验中,小明选取的三种液体分别是煤油、植物油和水.
(1)请完成以下实验要求:a.比较比热容大小的实验原理是:c=$\frac{Q}{m△t}$.
b.实验中要控制的变量是:保持液体的质量和升高的温度相同,再观察加热时间的长短来显示液体吸收热量的多少.
c.所以实验中通过加热时间的长短(或液体吸收的热量)来间接知道液体的比热容大小.
d.加热的设备有两种,分别是酒精灯和电热器,你认为选电热器好,理由这种热源产生的热量稳定.
(2)如果测量的结果与小明的猜想相矛盾,则测出的两个物理量大小关系会有很多种,请写出其中一种:△t煤油=△t植物油=△t水.
(3)如果小明选取煤油、酒精和水这三种液体做实验,会存在什么问题?答:酒精和煤油的密度相等,无法比较比热容和密度的关系.

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