問題詳情:
聰聰在實驗室中找到學生電源,四個定值電阻(5Ω、10Ω、20Ω、25Ω ), “25Ω 1A"的滑動變阻器R1、最大阻值未知的滑動變阻器R2、電流表、電壓表、開關及導 線若干,完成了下列電學實驗.
(一)探究“電流與電阻的關係”
(1)如圖*是聰聰連接的電路,還有一根導線沒有接上,請你用筆畫線代替導線將 電路連接完整,並保*連接這根導線後滑動變阻器的滑片位於阻值最大處;
(_______)
(2)正確連接後,閉合開關,聰聰發現電流表無示數,電壓表示數極大、可能是定值電阻發生了________(填“短路”或“斷路” ).
(3)實驗中保持電壓表的示數為2V不變,為保*四個定值電阻單獨接入電路都能完成實驗,電源的電壓值不應超過 _________ V.
(4)正確完成四次實驗後,可以得出結論:電壓一定時,電流與電阻成 _____________.
(5)聰聰又在實驗室中找到一個標有“0.3A”字樣的燈泡,他想用這個燈泡探究 “電流與電壓的關係”,老師告訴他不可以,原因是________________________________________.
(二)測量滑動變阻器R2的最大阻值
(1)聰聰連接瞭如圖乙所示的電路,將滑動變阻器R2的滑片調至最右端,閉合開關,適當調節R1的阻值,電流表和電壓表的示數如圖*所示,電流表的示數為_________ A,R2的最大阻值為_________Ω.
(2)實驗中至少需要測量三組數據,目的是 _________(填“尋找普遍規律”或“減小誤差”).
(三)聰聰又找來最大阻值為30Ω的滑動變阻器R3和最大阻值為20Ω的滑動變阻器 R4,利用學生電源(電壓調為12V不變),設計瞭如圖丁所示電路,測量標有 “0.3A”字樣燈泡的額定功率,清將他的實驗過程補充完整:
(1)只閉合開關S、S2,將滑動變阻器_________的滑片調到阻值最大處,移動另一個滑動變阻器的滑片直至電壓表的示數為_________ V,此時燈泡正常發光.
(2)保持兩個滑動變阻器的滑片位置不動,只閉合關S、S1,讀出電壓表的示數為7V.
(3)燈泡的額定功率P額=_________W.
【回答】
斷路 4 反比 燈絲電阻隨温度的升高而增大 0.2 10 減小誤差 R4 6 1.5
【詳解】
第一空.連接這根導線後滑動變阻器的滑片要位於阻值最大處,則接入的滑動變阻器下端接線柱應遠離滑片,即下端應接左端接線柱.如圖:
第二空.閉合開關,電流表無示數,説明電路不通,某處發生了斷路;電壓表示數極大,説明與電壓表並聯的元件斷路,導致電壓表相當於直接測電源電壓.所以故障可能是定值電阻發生了斷路.
第三空.根據串聯電路分壓規律可知,保持電壓表的示數為2V不變,當25Ω定值電阻接入電路、滑動變阻器R1調到阻值最大時,電源最大.R1最大阻值為25Ω,與25Ω定值電阻阻值相同,所以R1兩端電壓與定值電阻兩端電壓相等,為2V,則電源電壓為2V+2V=4V.所以電源的電壓值不應超過4 V.
第四空.保*每次定值電阻兩端電壓都是2V不變,測得每次的電流值隨定值電阻的阻值增大而減小.所以可以得出結論:電壓一定時,電流與電阻成反比.
第五空.要探究“電流與電壓的關係”,要控制電阻一定、改變電壓,看電流大小隨電壓大小如何變化.因燈泡在不同電壓下的亮度不同,燈絲的温度不同,會影響燈絲的電阻,所以若用燈泡探究 “電流與電壓的關係”,燈絲的電阻會改變,不能完成實驗.
第六空.由乙圖可知,R2的滑片調至最右端時其阻值最大,電壓表測R2兩端電壓.由*圖可知,電壓表的分度值為0.1V,示數為2V;電流表的分度值為0.02A,示數為0.2A.
第七空.R2的最大阻值為:
R2==
=10Ω.
第八空.R2的最大阻值是一定的,實驗中至少需要測量三組數據,是為了取平均值減小誤差.
第九空.由丁圖可知,當只閉合開關S、S2時,燈泡L、R3、R4串聯,電壓表測R4兩端電壓.若將R3的滑片調到阻值最大處,要使燈泡正常發光,則電路中電流要為0.3A,此時R3兩端電壓為:
UR3=IR3=0.3A×30Ω=9V,
而在步驟二中,電壓表測R3、R4的總電壓,其示數為7V,小於上面計算的9V,説明將滑片置於阻值最大處的滑動變阻器不是R3,應該是R4.
第十空.將R4的滑片調到阻值最大處,電路中電流要為0.3A,此時R4兩端電壓為:
UR4=IR4=0.3A×20Ω=6V.
所以應該移動R3的滑片,使電壓表示數為6V,此時燈泡電流為0.3A,燈泡正常發光.
第十一空.再只閉合關S、S1,電壓表測R3、R4的總電壓,其示數為7V,則燈泡L兩端電壓為:
UL=12V-7V=5V.
則燈泡的額定功率為:
P額=ULI=5V×0.3A=1.5W.
知識點:電流與電壓和電阻的關係
題型:實驗,探究題