小霞在伏安法测电阻的实验中,选用器材如下:电压为6V的电源、规格为“10Ω 1A”的滑动变阻器R1、待测电阻Rx、电流表、电压表、开关、导线若干。
(1)小霞连接的实验电路如图甲所示,其中有一条导线连接有误,若此时闭合开关电压表所测量的电压 (填“会”或“不会”)超过它的量程。请将连接错误的导线画“×”,并用笔画线代替导线将电路连接正确。
(2)正确连接电路后,先将滑动变阻器的滑片移到最 (填“左”或“右”)端,闭合开关,电流表的示数为0.2A,调节滑片发现电流表的示数发生变化,电压表的示数始终为零。电路中的故障可能是电压表 (填“短路”或“断路”)。
(3)排除故障后,小霞进行三次实验测出的电阻值分别为20.1Ω、20Ω、19.9Ω,待测电阻的阻值应为 Ω。
(4)小霞将待测电阻Rx换成额定电压为2.5V的小灯泡,测量其额定功率。已知小灯泡正常发光时的电阻约为10Ω,通过分析发现实验无法完成,小霞发现实验桌上有三个阻值分别为10Ω、20Ω、30Ω的定值电阻,可将其中 Ω的电阻串联在电路中,进行实验。
(5)闭合开关调节滑动变阻器的滑片,当电压表的示数为2.5V时,电流表的示数如图乙所示为 A,小灯泡的额定功率为 W。
(6)小霞又设计了如图丙所示的电路,来测量额定电流为0.4A小灯泡的额定功率。电源电压未知,定值电阻R0的阻值为10Ω.请你将下面的实验步骤补充完整。
①闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为 V,小灯泡正常发光。
②保持滑动变阻器滑片的位置不变,将一根导线连接在电路中b、d两点之间,电压表的示数为6V。
③取下b、d间的导线,将其连接在 两点之间,电压表的示数为5V。
④小灯泡的额定功率为 W。
(1)如上所示;(2)左;断路;(3)20;(4)10;(5)0.24;0.6;(6)①4;③b、c;④0.48。
【分析】(1)原电路中,电压表(选用小量程)测电源电压(6V),据此分析;
电压表应与待测电阻并联;
(2)正确连接电路后,为保护电路,将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处;闭合开关,电流表的示数为0.2A,调节滑片发现电流表的示数发生变化,电路不可能断路,电压表的示数始终为零,据此分析;
(3)为减小误差,取平均值作为测量结果;
(4)灯在额定电压2.5V下正常发光,根据串联电路电压的规律求出灯正常发光时变阻器分得的电压,根据分压原理,求出此时变阻器连入电路中的电阻,由电阻的串联,得出串联电阻的大小;
(5)根据电流表选用小量程确定分度值读数,根据P=UI得出小灯泡的额定功率;
(6)灯的电流为额定电流0.4A时,灯正常发光,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为4V,小灯泡正常发光;根据P=UI,若求出灯的额定电压即可解决问题:
在②操作中可测量出电源电压,为求出灯的额定电压,得出变阻器连入电路的电阻是关键,故取下b、d间的导线,将其连接在b、c 两点之间测量电压表的示数,在③中,定值电阻与变阻器串联,电压表测定值电阻的电压,由串联电路电压的规律得出变阻器的电压,由分压原理求出变阻器连入电路的电阻,在①中,由欧姆定律和串联电路的规律求出灯的额定电压,从而可得出灯的额定功率。
【解答】解:(1)原电路中,电压表(选用小量程)测电源电压(6V),若此时闭合开关电压表所测量的电压会超过它的量程;
电压表应与待测电阻并联,如下所示:
(2)正确连接电路后,先将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处,即最左端,闭合开关,电流表的示数为0.2A,调节滑片发现电流表的示数发生变化,电路不可能断路,电压表的示数始终为零,则电路中的故障可能是电压表断路;
(3)小霞进行三次实验测出的电阻值分别为20.1Ω、20Ω、19.9Ω,为减小误差,取平均值作为测量结果:
待测电阻的阻值应为:
R测==20.0Ω;
(4)灯在额定电压2.5V下正常发光,根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压:U滑=U﹣U灯=6V﹣2.5V=3.5V,变阻器分得的电压为电压表示数的1.4倍,根据分压原理,变阻器连入电路中的电阻为:
R滑=1.4×10Ω=14Ω>10Ω,故为了完成整个实验,应该选取最大阻值至少14Ω的滑动变阻器,小霞发现实验桌上有三个阻值分别为10Ω、20Ω、30Ω的定值电阻,由电阻的串联,可将其中10Ω的电阻串联在电路中,进行实验;
(5)闭合开关调节滑动变阻器的滑片,当电压表的示数为2.5V时,电流表的示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流为0.24A,小灯泡的额定功率为:
P灯=U灯I灯=2.5V×0.24A=0.6W;
(6)①闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为4V,小灯泡正常发光;
②保持滑动变阻器滑片的位置不变,将一根导线连接在电路中b、d两点之间,电压表的示数为6V。
③取下b、d间的导线,将其连接在b、c 两点之间,电压表的示数为5V。
④在①中,定值电阻、灯和变阻器串联,在②中,电压表测电源电压U=6V;在 ③中,定值电阻与变阻器串联,电压表测定值电阻的电压,由串联电路电压的规律,变阻器的电压为:U滑=6V﹣5V=1V,由分压原理,变阻器连入电路的电阻:
R滑=×10Ω=2Ω,在①中,由欧姆定律和串联电路的规律,灯的额定电压为:
U额=U﹣U0﹣U滑=U﹣ILR0﹣ILR滑=6V﹣0.4A×10Ω﹣0.4A×2Ω=1.2V
小灯泡的额定功率为:
P额=U额IL=1.2V×0.4A=0.48W。
【点评】本题用伏安法测电阻,考查电路连接、注意事项、故障分析、数据处理、对器材的要求、电流表读数及功率计算和设计方案则额定功率的能力。
声明:试题解析著
小琪非常喜欢吃大樱桃,很想知道它的密度,于是进行了如下测量:
(1)将天平放在水平台上,游码移到标尺左端的零刻线处,指针的位置如图甲所示,则应将平衡螺母向 (填“左”或“右”)端调节,使横梁平衡。
(2)他取来一颗大樱桃,用天平测出了大樱桃的质量如图乙所示为 g。
(3)将一颗大樱桃放入装有30mL水的量筒中,水面上升到图丙所示的位置,大樱桃的体积为 cm3,密度为 g/cm3。
(4)小琪将大樱桃放入量筒中时,筒壁上溅了几滴水,所测的大樱桃密度会 (填“偏大”或“偏小”)。
(5)小琪还想利用大樱桃(已知密度为ρ0)、平底试管、刻度尺测量家里消毒液的密度,实验步骤如下:
①在平底试管中倒入适量的消毒液,用刻度尺测量试管中液面的高度h1。
②将大樱桃放入试管内的消毒液中,大樱桃处于漂浮状态,用刻度尺测量试管中液面的高度h2。
③取出大樱桃,在其内部插入一根细铁丝(忽略大樱桃体积的变化),重新放入试管内的消毒液中,由于浸没在消毒液中时重力 (填“大于”“小于”或“等于”)浮力,大樱桃沉入试管底部,用刻度尺测量试管中液面的高度h3。
④消毒液密度的表达式为ρ消毒液= 。
(1)左;(2)8.4;(3)8;1.05;(4)偏大;(5)③大于;④ρ0。
【分析】(1)天平放在水平台上,游码移到标尺左端的零刻线处,平衡螺母向上翘的一端移动。
(2)物体的质量等于砝码质量和游码对应刻度之和。
(3)大樱桃的体积等于大樱桃和水的总体积与水的体积的差。
大樱桃的密度根据密度公式计算。
(4)当大樱桃放入水中,筒壁上溅了几滴水,导致大樱桃和水的总体积减小,大樱桃体积减小,密度偏大。
(5)③物体在液体中下沉,物体受到的重力大于浮力。
④根据大樱桃受到的浮力等于重力列出等式求出液体的密度。
【解答】解:(1)如图,指针偏右,说明天平的右端下沉,左端上翘,平衡螺母向上翘的左端移动。
(2)大樱桃的质量:m=5g+3.4g=8.4g。
(3)大樱桃的体积:V=38ml﹣30ml=8ml=8cm3,
大樱桃的密度:ρ===1.05g/cm3。
(4)当大樱桃放入水中,筒壁上溅了几滴水,导致大樱桃和水的总体积减小,大樱桃体积减小,密度偏大。
(5)③大樱桃在消毒液中下沉,大樱桃受到的重力大于浮力。
④设平底试管的底面积为S,
大樱桃的重力,G=mg=ρ0Vg=ρ0S(h3﹣h1)g,
大樱桃漂浮在消毒液中,大樱桃受到的浮力:F浮=ρ消毒液gV排=ρ消毒液gS(h2﹣h1),
大樱桃漂浮在消毒液中,重力等于浮力,
所以,ρ0S(h3﹣h1)g=ρ消毒液gS(h2﹣h1),
解得,消毒液的密度:ρ消毒液=ρ0。
【点评】本题知道大樱桃的密度,利用漂浮条件求消毒液密度,在知道消毒液的密度时,也可以测量大樱桃的密度。
下面是岳岳探究“滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的实验。
(1)如图甲所示,将一个木块放在长木板上,用弹簧测力计沿水平方向 拉动,根据 原理可以测出木块受到的滑动摩擦力为 N。
(2)如图乙所示,在木块上放一个重物,重复上面的操作,比较甲、乙两图中弹簧测力计的示数可探究滑动摩擦力大小与 的关系。
(3)为了操作方便,岳岳对实验进行了如图丙所示的改进,将弹簧测力计固定,拉动木块下的毛巾,木块相对地面保持静止,这样改进后 (填“需要”或“不需要”)匀速拉动毛巾。比较甲、丙两图可得出:压力相同时, 滑动摩擦力越大。
(1)匀速; 二力平衡;2.6;(2)压力大小;( 3 )不需要; 接触面越粗糙。
【分析】(1)木块在长木板上做匀速直线运动,根据二力平衡可知,弹簧测力计计拉力大小与摩擦力大小相等,根据弹簧测力计的分度值读出弹簧测力计的示数,从而知道摩擦力;
(2)要探究摩擦力与压力的关系,需使接触面的粗糙程度相同,压力大小不同;
(3)从方便实验操作、方便读数的角度分析答题;
比较甲、丙两图,得出摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系。
【解答】解:(1)实验时,小明将木块放在水平长木板上,用弹簧测力计沿水平方向拉动木块,并使木块做匀速直线运动,根据二力平衡可知,弹簧测力计拉力大小与摩擦力大小相等,可以测出木块在木板上滑行时受到的摩擦力,由图知弹簧测力计的示数为2.6N,所以木块受到的滑动摩擦力也为2.6N;
(2)在木块上放一个重物,接触面的粗糙程度不变,改变压力的大小,是探究滑动摩擦力的大小与作用在物体表面的压力的关系;
(3)如图丙所示的实验装置中,木块与弹簧测力计固定不动,拉动木板运动,该装置的优点是:不需要控制木板做匀速直线运动,方便实验操作;
需要控制图甲、乙两图符合题意;
甲图和丙图所示实验,压力大小相同,接触面的粗糙程度不同,测力计的示数不同,且毛巾表面粗糙,弹簧测力计的示数大,滑动摩擦力大,说明了滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关,在压力相同时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
【点评】本题考查摩擦力大小影响因素的实验,关键是将课本知识内容记忆清楚,仔细分析即可。
下面是小光“探究凸透镜成像规律”的实验。
(1)点燃蜡烛,调整蜡烛、凸透镜和光屏的高度,使烛焰、凸透镜、光屏三者的中心大致在 。
(2)蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上的位置如图所示,此时光屏上出现了烛焰清晰倒立、等大的实像,则此凸透镜的焦距为 cm。
(3)保持蜡烛和透镜位置不变,小光将自己的近视眼镜放在凸透镜与蜡烛之间的合适位置,只将光屏向 (填“左”或“右”)移动,可在光屏上再次得到烛焰清晰的像。
(4)小光移开近视镜,只将蜡烛向 (填“左”或“右”)移动,可以在光屏上得到烛焰清晰倒立、 的实像,生活中的 (填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)就是根据这个原理制成的。
(1 )同一高度; ( 2 ) 10.0;( 3 )右; ( 4 )右; 放大; 投影仪。
【分析】(1)要知道在实验中,为使烛焰的像能成在光屏的中心,需要调整凸透镜和光屏的高度,使它们的中心位置跟烛焰中心的位置大致在同一高度;
(2)当物距等于2倍焦距时成等大的倒立的实像,求出焦距;
(3)近视眼镜是凹透镜,凹透镜对光线有发放大的实像,像距大于2f,幻灯机或投影仪根据这个原理制成;
(4)物距处于f和2f之间,凸透镜成倒立放大的实像,像距大于2f,幻灯机或投影仪根据这个原理制成;
【解答】解:(1)点燃蜡烛,调整蜡烛、凸透镜和光屏的高度,为了使像成在光屏的中央,使烛焰、凸透镜、光屏三者的中心大致在同一高度;
(2)当u=50.0cm﹣30.0cm=20.0cm时,在另一侧距凸透镜20cm处的光屏上可以得到一个与蜡烛等大的像,所以2f=20.0cm,即f=10.0cm。
(3)近视眼镜是凹透镜,凹透镜对光线有发散作用,所以像的位置延后,为了使光屏上再次呈现清晰的像,应将光屏向右移动;
(4)小光移开近视镜,此时像距大于2倍焦距,只将蜡烛向右移动,物距处于f和2f之间,凸透镜成倒立放大的实像,像距大于2f,幻灯机或投影仪根据这个原理制成
【点评】此题主要考查了有关凸透镜成像规律的应用,首先要掌握凸透镜成像特点与物距、像距的关系,并能灵活应用。
如图甲是小鹏探究“水和油沸腾时温度变化的特点”的实验装置,两个试管中分别装有初温相同的水和油,相同时间两试管中的液体吸收的热量相同。[c水=4.2×103J/(kg•℃)]
(1)实验进行一段时间后,放在油中温度计的示数如图甲所示为 ℃。
(2)沸腾前加热过程中,液体温度升高,这是通过 方式增加了液体的内能。
(3)实验过程中两个温度计示数随时间变化的图象如图乙所示,分析图象可知,液体沸腾时,吸收热量,温度 。水的沸点低于100℃,原因是此时气压 (填“高于”“等于”或“低于”)标准大气压。
(4)若试管中油的质量为水质量的2倍,由图象可知:c油= J/(kg•℃)。
(1)91;(2)热传递;(3)不变;低于;(4)2.1×103。
【分析】(1)使用温度计测量液体温度时,先要弄清楚温度计的量程和分度值,读数时视线与液柱上表面相平,并注意区分温度是零上还是零下。
(2)做功和热传递都可以改变物体的内能,它们的主要区别是:做功是能量的转化,而热传递是能量的转移;
(3)液体沸腾时吸收热量,温度保持不变;液体沸点与气压有关:气压越大,沸点越高。
(4)根据Q吸=cm△t可求油的比热容。
【解答】解:(1)(1)实验进行一段时间后,放在油中温度计分度值是1℃,温度计的示数如图甲所示为91℃;
(2)沸腾前加热过程中,液体温度升高,这是通过热传递方式增加了液体的内能。
(3)液体沸腾时的温度叫沸点。由实验数据知,水温达到98℃后保持不变,说明水的沸点是98℃;水沸腾时的特点是:吸收热量,温度保持不变;
沸点的高低和气压有关,气压降低,沸点降低。一个标准大气压下,水的沸点是100℃,此时沸点98℃低于100℃,所以气压低于一个标准大气压。
(4)由图可知,相同时间吸收相同的热量,水与油的温度变化相同,试管中油的质量为水质量的2倍,
Q吸=cm△t=c水m水△t=c油m油△t,
c油==×4.2×103J/(kg•℃)=2.1×103J/(kg•℃)。
【点评】本题考查了液体沸腾的特点及学生对熔化图象、和比热容概念的理解及Q吸=cm△t的运用。
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