题目内容

11.下面是小明完成“测量小灯泡电功率”和“测量定值电阻R1阻值”的实验过程:

(1)小明要测量一个额定电压为2.5V的小灯泡的电功率,图甲是小明连接的不完整的电路,请你用笔代替导线将实物电路连接完整.(要求:滑片P向右移动时,小灯泡变暗).
(2)闭合开关后,调节滑动变阻器滑片P,使电压表示数为2.5V时,小灯泡正常发光,如果此时电流表示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率是0.75W.
(3)另一实验小组同学,按正确方法完成实验后,分别绘制了“定值电阻”和“小灯泡”的U-I图象如图丙所示,则表示“定值电阻”的I-U图象的是甲(选填“甲”或“乙”),这样判断的依据是电阻一定时,电流与电压成正比.
(4)在完成“测量小灯泡电功率”的实验后,小明设计了全新的测量方案,决定用如图丁所示的电路来完成“测量定值电阻R1阻值”的实验,R0阻值已知,请完成下列实验步骤.
①对照电路图连接好电路,并将滑动变阻器的滑片滑至阻值最大处.
②闭合开关,调节滑动变阻器的滑片到某一位置,读出电压表V1的示数为U1,电压表V2的示数为U2.
③待测电阻R1=$\frac{{U}_{1}{R}_{0}}{{U}_{2}}$.(用测量所得的物理量和已知量符号表示)
④调节滑动变阻器的滑片到另外一些位置,多次完成实验.
⑤该实验中小明利用滑动变阻器完成了多次测量,下列实验也都进行了多次测量,多次测量的目的与该实验相同的是C.
A、探究电阻一定时,电流与电压的关系
B、测量不同电压下,小灯泡的电功率
C、利用“倒出法”多次测量同一种液体的密度.

分析 (1)根据实验原理与题目要求连接实物电路图.
(2)小灯泡两端的电压为额定电压时小灯泡正常发光;由图示电流表确定其量程与分度值,读出其示数,然后由P=UI求出灯泡功率.
(3)定值电阻通过的电流与两端电压成正比;
(4)在串联电路中,各处的电流是相同的;根据欧姆定律写出待测电阻的关系式;多次测量的目的是为了减小误差.

解答 解:(1)滑片P向右移动时,小灯泡变暗,则电路中的电流减小,滑动变阻器电阻变大,滑动变阻器应接A,如图所示:
;
(2)闭合开关后,调节滑动变阻器滑片P,使电压表示数为2.5V时,小灯泡正常发光,如图乙可知,电流表量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.3A,灯泡额定功率P=UI=2.5V×0.3A=0.75W;
(3)定值电阻阻值稳定,基本不受温度影响,所以其电压-电流图象是正比例函数,即甲为其图象;而灯泡电阻受温度影响明显,并且随温度的升高而增大,所以其图象是一条曲线,即乙为灯泡电阻图象;
(4)②由电路图可知,该电路为串联电路,通过R1的电流和通过R0的电流是相同的,合开关,调节滑动变阻器的滑片到某一位置,读出电压表V1的示数为U1,电压表V2的示数为U2;
③此时电路中的电流为:I=$\frac{{U}_{2}}{{R}_{0}}$;则待测电阻R1的阻值为:R1=$\frac{{U}_{1}}{I}$=$\frac{{U}_{1}}{\frac{{U}_{2}}{{R}_{0}}}$=$\frac{{U}_{1}{R}_{0}}{{U}_{2}}$.
⑤在“测量定值电阻R1阻值”的实验中采用多次测量的方法来求出平均值,是为了减小误差:
A、探究电阻一定时,电流与电压的关系,要控制电阻不变,采用的是控制变量法,故A不合题意;
B、测量不同电压下,小灯泡的电功率是发生变化的,测量多次是为了得到普遍的规律,故B不符合题意;
C、液体的密度是不变的,利用“倒出法”多次测量同一种液体的密度,可以减小误差,故C符合题意.
故答案为:(1)如上图;(2)2.5;0.75;(3)甲;电阻一定时,电流与电压成正比;(4)②读出电压表V1的示数为U1,电压表V2的示数为U2;③$\frac{{U}_{1}{R}_{0}}{{U}_{2}}$;⑤C.

点评 本题考查了连接实物图、求灯泡功率,对电表读数时要先确定其量程与分度值,然后再读数,读数时视线要与电表刻度线垂直.

练习册系列答案
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20.阅读短文,回答问题:
风速及其测量
风是由空气流动引起的一种自然现象,风既有方向也有快慢.地面气象观测中测量的是水平运动的风,用风向和风速表示.
风向标是测定风向的设备.如图甲所示的风向标是一个形状不对称的物体,在风的作用下,对空气流动产生较大阻力的一端便会转动至顺风方向,从而显示风向.
风杯式风速计是测量风速的最常用的工具,它主要由三大部分组成:风杯组件、支撑及转动机构(如支座、轴、转盘等零件)、信号采集与处理系统.风杯组件由三个圆锥形或半球形的空杯组成,如图乙所示.空心杯壳固定在互成120°的三叉星形支架上,杯的凹面顺着一个方向排列,在水平风力的驱动下风杯组件朝着杯凹面后退的方向旋转,主轴和转盘在风杯组件的带动下一起旋转.风速不变时,风杯稳定后也作匀速转速,即单位时间内风杯转过的圈数是一个确定的值,实验表明,风速越大,风杯的转速也越大,风杯的转速与风的速度成正比.
转盘上固定有N个小磁铁,当小磁铁正对磁敏开关时,磁敏开关导通,不正对时,磁敏开关断开,风杯组件每旋转一周,电路a、b端就会输出若干个周期的脉冲信号,其信号如图所示.信号的频率随风速的增大而成正比例地增加.该脉冲信号由计数器计数,经换算后就能得出实际风速值.

(1)风向标是测定风向(风向/风速)的设备,若风从正北方吹来,图甲所示的风向标的箭头指向正北(正南/正北)
(2)对于同一个风杯式风速计,若风速增大为原来的2倍,则风杯的转速变为原来的2倍;图丙中若以转盘上的某个磁铁为参照物,磁敏开关是运动(静止/运动)的.
(3)测速电路中,开关S闭合,当磁铁靠近磁敏开关时,电路a、b输出高电压(高电压/低电压),由图丁可知电源电压为5V;
(4)风速恒定时信号采集电路a、b输出的电压信号如图丁所示,若风速增大为某一确定值,则电压信号图象中的时间间隔与原来相比A
A.时间间隔(t2-t1)减小,时间间隔(t3-t2)减小
B.时间间隔(t2-t1)增大,时间间隔(t3-t2)增大
C.时间间隔(t2-t1)减小,时间间隔(t3-t2)增大
D.时间间隔(t2-t1)增大,时间间隔(t3-t2)减小
(5)若题中N=10,t1=0.15s,t2=0.20s,t3=0.35s,由此可知风杯组件(或转盘)的转速为每分钟30转.

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