在“测未知电阻Rx的阻值”实验中,请完成下列相关问题:
(1)用笔画线代替导线将图甲中的实物连接完整。
(2)把第二次测量时,图乙所示的电压表和电流表的示数填入表中相应的位置。
实验次数 | 电压/V | 电流/A |
1 | 1.2 | 0.24 |
2 | ① | ② |
3 | 2.4 | 0.48 |
(3)处理表中记录的各次实验数据,得出未知电阻Rx的阻值为 Ω。
(4)另有同学设计了下列二种测量方案,方案中定值电阻的阻值为R0。
①方案一的电路中,闭合开关S,如果电压表V1和V2的读数分别为U1和U2,则电阻Rx的阻值表达式为Rx= ;
②方案二的电路中,闭合开关S,如果电流表A1和A2的读数分别为I1和I2,则电阻Rx的阻值表达式为Rx= 。
解:(1)电压表并联在待测电阻两端,电路图如图所示;
故答案为:电路图如图所示。
(2)由图乙可知:电压表量程是3V,最小分度值是0.1V,电压表示数是1.8V;
电流表量程是0.6A,最小分度值是0.02A,电流表示数是0.36A;把电压表与电流表的示数填入表中,如下表所示;
故答案为:如表所示。
实验次数 | 电压/V | 电流/A |
1 | 1.2 | 0.24 |
2 | 1.8 | 0.36 |
3 | 2.4 | 0.48 |
(3)根据表中数据,由欧姆定律得:R1===5Ω;
R2===5Ω,R3===5Ω;
未知电阻Rx的阻值RX===5Ω;
故答案为:5。
(4)①流过电路的电流I=,电阻Rx的阻值Rx===,
②并联电路电压U=I2R0,流过待测电阻的电流IX=I1﹣I2,
待测电阻阻值RX==;
故答案为:①;②。
小明同学在“探究通过导体的电流与电阻的关系”时,他用图甲所示的电路进行实验,实验中电阻R两端的电压始终保持2.4V不变。
(1)请用笔画线代替导线,将甲图中实物电路连接完整(导线不得交叉)。
(2)开关闭合前,滑动变阻器的滑片P应置于 端(选填“A”或“B”)。
(3)在实验过程中,当把电阻R由5Ω更换为10Ω时,滑动变阻器接入电路中的电阻应 。(选填“变大”、“变小”或“不变”)
(4)某次实验时电流表的示数如图乙所示,则电流表示数为 A,此时R的阻值为 Ω。
解:(1)因实验中电阻R两端的电压始终保持2.4V不变,故电压表选用小量程与电阻并联,如下所示:
(2)开关闭合前,滑动变阻器的滑片P应置于阻值最大处,即A端。
(3)根据串联分压原理可知,将定值电阻R由5Ω改接成10Ω的电阻,电阻增大,其分得的电压增大;
探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,应保持电阻两端的电压不变,根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压,由分压原理,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向A端移动,使电压表的示数为2.4V;
(4)某次实验时电流表的示数如图乙所示,图中电流表选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.2A,此时R的阻值R==12Ω。
故答案为:(1)如上所示:(2)A;(3)变大;(4)0.2;12。
在探究热现象的实验中,小红将质量相等的冰和石蜡分别装在两个相同的试管中,并放在一个装有水的大烧杯中进行加热,如图甲所示,根据实验数据绘制的温度随时间变化的图象,如图乙所示,请回答下列问题:
(1)将两试管放在同一个装有水的大烧杯中进行加热,目的是 。
(2)由图乙可知, (选填“A”或“B”)是冰,该物质在第4分钟时的状态为 ,冰在熔化过程中 增大(选填“分子动能”或“分子势能”),当冰全部熔化后,继续加热使烧杯中的水沸腾井持续一段时间,发现试管中的水始终不会沸腾,其原因可能是 。
(3)加热1分钟,冰、石蜡均为固态,由图乙可知,此时 (选填“冰”或“石蜡”)的比热容较大。
解:(1)将两试管放在同一个装有水的大烧杯中进行加热,目的有二,一是受热均匀,二是可以保证两种物质吸收的热量相等;
(2)由如图乙可知,A物质在0℃时,吸热温度不再升高,全部熔化为液体后,温度再升高,所以A为晶体,即A是冰;
该物质在第4分钟时,处在熔化过程中,有冰也有水,所以状态为固液共存的状态;
冰在熔化过程中,吸热温度不变,所以分子动能是不变的,但分子势能会增大;
当冰全部熔化后,继续加热使烧杯中的水沸腾并持续一段时间,发现试管中的水始终不会沸腾,是因为试管内外都为水,当外面的水沸腾时,温度不再升高,试管中的水温也能达到沸点,但到沸点后不能继续吸收热量,所以不会沸腾,即原因是:达到沸点,不能持续吸热;
(3)由图乙知,加热1分钟时,冰的温度升高的高,且两种物质的质量相等,即吸收相同的热量时,冰的温度变化大,由c=可知,冰的比热容较小,石蜡的比热容较大。
故答案为:(1)受热均匀,保证冰和石蜡吸收的热量相等; (2)A; 固液共存;分子势能;达到沸点,不能持续吸热; (3)石蜡。
某实验小组的同学在进行“测量小灯泡的额定功率”的实验中,现有器材:电源(电压恒为6V)、开关、电压表、电流表各一个,导线若干,额定电压为3.8V的待测小灯泡(电阻约为12Ω),滑动变阻器两个(A:“5Ω2A“;B:“20Ω 0.5A”)。
(1)该实验的实验原理是 ;实验中,应选用的滑动变阻器是 (选填“A”或“B”)。
(2)如图甲所示是小田同学连接的实物电路图,图中只有一根导线连接错误,请你在图中用“×”标出这根错接的导线,只改接一根导线使电路成为正确的电路(不能与其他导线交叉)。
(3)小田确认电路连接无误后闭合开关,无论怎样移动滑动变阻器的滑片,小灯泡始终不发光且电压表的示数都接近电源电压,则电路的故障是 。
(4)排除故障后,移动滑动变阻器的滑片,并绘制出了小灯泡的电流随电压变化的图象如图乙所示,则该小灯泡的额定功率为 W。
(5)该组的另一同学接着实验时,发现电压表0~15V量程已经损坏,0~3V量程还可以正常使用,在不添加器材的情况下,为了测出该小灯泡的额定功率,请你在丙图中的虚线框内画出正确的电路图 。
(6)由图乙推知:小灯泡的实际电压是额定电压一半时的电功率为P1,小灯泡的实际电流是额定电流一半时的电功率为P2,则P1 P2(选填“大于”、“小于或“等于”)。
解:(1)该实验的实验原理是P=UI;
实验中,额定电压为3.8V的待测小灯泡,电阻约为12Ω,由欧姆定律,灯的额定电流约为:
I==≈0.32A,根据串联电路电压的规律和欧姆定律,当灯正常发光时,变阻器连入电路中的电阻:
R滑==≈6.88Ω>5Ω,从电流和电阻大小考虑,故应选用的滑动变阻器是B;
(2)原电路中,电压表串联在电路中、电流表与变阻器串联是错误的,电流表应与变阻器串联,电压表与灯泡并联,改正后如下图1所示:
(3)经分析,无论怎样移动滑动变阻器的滑片,小灯泡始终不发光且电压表的示数都接近电源电压,则电路的故障是与灯泡并联的电路断路了;
(4)根据制出了小灯泡的电流随电压变化的图象知,灯的额定电压下的电流为0.3A,则该小灯泡的额定功率为:P=ULIL=3.8V×0.3A=1.14W;
(5)根据串联电路的规律,当变阻器的电压为:6V﹣3.8V=2.2V时,灯正常发光,故可将电压表使用小量程与变阻器并联,移动变阻器的滑片,当电压表示数为2.2V时,记下电流表的示数。如下图2所示:
(6)由图3知,小灯泡的实际电压是额定电压一半(1.9V)时的电流约为0.21A,电功率为:
P1=1.9V×0.22A=0.40W;
小灯泡的实际电流是额定电流一半时(0.15A)对应的电压约为1V,灯的实际电功率为:
P2=1V×0.15A=0.15W,则P1大于P2。
故答案为:(1)P=UI;B;(2)如图1所示;(3)与灯泡并联的电路断路了;(4)1.14;(5)如图2所示;(6)大于。
如图所示,把标有“6V3W”的小灯泡与最大阻值为100Ω的滑动变阻器连接在电源电压恒为18V的电路中,各表的示数均不超过所选量程,且灯泡两端电压不允许超过额定值(设灯丝电阻不变)。闭合开关,下列说法正确的是( )
A.滑片向左滑动,电流表、电压表示数都变大
B.电路的总功率最大值为10.8W
C.小灯泡的电功率最小值为0.75W
D.滑动变阻器允许调节的范围是24Ω﹣﹣100Ω
C解:由电路图可知,灯泡与滑动变阻器串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流。
(1)滑片向左滑动,接入电路中的电阻变小,电路中的总电阻变小,
由I=可知,电路中的电流变大,即电流表的示数变大,
由U=IR可知,灯泡两端的电压变大,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,滑动变阻器两端的电压变小,即电压表的示数变小,故A错误;
(2)由P=UI可得,灯泡的额定电流:
IL===0.5A,
因串联电路中各处的电流相等,且图中电流表的量程为0~0.6A,
所以,电路中的最大电流I大=0.5A,此时电路的总功率最大,滑动变阻器接入电路中的电阻最小,
则电路的最大总功率:
P大=UI大=18V×0.5A=9W,故B错误;
此时电路的总电阻和灯泡的电阻分别为:
R===36Ω,RL===12Ω,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,滑动变阻器接入电路中的最小阻值:
R滑小=R﹣RL=36Ω﹣12Ω=24Ω;
(3)由图可知,电压表的量程为0~15V,
当U滑大=15V时,电路中的电流最小,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,灯泡的电功率最小,
此时小灯泡两端的最小电压:
UL′=U﹣UR=18V﹣15V=3V,
此时电路中的电流:
I小===0.25A,
滑动变阻器接入电路中的最大阻值:
R滑大===60Ω,
所以,滑动变阻器允许调节的范围为24Ω~60Ω,故D错误;
灯泡的最小电功率:
PL′=UL′I小=3V×0.25A=0.75W,故C正确。
故选:C。
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