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在“探究导体的电流跟电阻的关系”实验中,老师提供的器材有:电源(电压恒为3V),电流表、电压表和开关各一个,五个定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、30Ω,50Ω),滑动变阻器(规格是

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在“探究导体的电流跟电阻的关系”实验中,老师提供的器材有:电源(电压恒为3V),电流表、电压表和开关各一个,五个定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、30Ω,50Ω),滑动变阻器(规格是“20Ω,2A”),导线若干.
(1)图甲是小明连接的实物电路,图中有一根导线连接错误,请你在连接错误的导线上打“×”并补画出正确的连线.
(2)在开关闭合前,应将滑动变阻器的滑片滑至最___(选填“左”或“右”)端.
(3)电路连接无误后,闭合开关,小明先后将5Ω和10Ω的电阻分别接入电路,移动滑片P进行了二次实验,数据如图乙表格所示.小明紧接着再将20Ω的定值电阻替换10Ω的电阻后,直接读出电流表示数示为___A.
物理量

实验次数
电阻R(Ω) 电流I
(A)
1 5 0.4
2 10 0.2
3 20
作业帮
(4)小明为了使实验能继续顺利进行,还可以使用的定值电阻有___.(写出具体的电阻值,多写少写都不给分)
(5)小明将电阻换成标有“2.5V”字样的小灯泡,测量其不同电压下的电功率.
①正确连接电路,闭合开关,发现小灯泡不亮,电压表有示数,电流表指针几乎不动,产生这种现象的原因是___;
②排除故障,继续实验,根据实验数据画出I-U图象(如图丙).由此可求出小灯泡正常发光时的功率为___W;
(6)完成上述实验后,小明又利用上述器材重新设计了电路(增加了一个滑动变阻器)如图丁,测量另一个小灯泡的额定功率,这个小灯泡正常工作的电流为I1.请完成实验步骤.
①只闭合开关S1,移动滑动变阻器R2的滑片,使电流表示数为I1
②只闭合开关S2,保持滑动变阻器R2的滑片位置不变,移动滑动变阻器R1的滑片,使电流表示数为I1;再___,读出电流表的示数为I2
③则小灯泡的额定功率表达式为P=___.
▼优质解答
答案和解析
(1)原电路中,电压表被短路了,应并联在电阻的两端,如下所示:
作业帮
(2)在开关闭合前,应将滑动变阻器的滑片滑至阻值最大处,即最右端;
(3)研究电流与电阻的关系时,要控制电压表示数不变,电路连接无误后,闭合开关,小明先后将5Ω和10Ω的电阻分别接入电路,移动滑片P进行了二次实验,数据如图乙表格所示.因研究电流与电阻的关系时,要控制电压表示数不变,由欧姆定律,电压表示数U=I1R1=0.4A×5Ω=2V;
由表中数据知,当电阻为R2=10Ω时,电流为I2=0.2A,
根据串联电路电压的规律,变阻器的电压U=U-U=3V-2V=1V.
变阻器连入电路中的电阻R=
U
I2
=
1V
0.2A
=5Ω,
小明紧接着再将20Ω的定值电阻替换10Ω的电阻后,电路的总电阻R=R3+R=20Ω+5Ω=25Ω,故直接读出电流表示数示即为此时的电流大小I=
U
R
=
3V
25Ω
=0.12A;
(4)由(3)知,定值电阻的电压是变阻器电压的
2V
1V
=2倍,根据分压原理,定值电阻的大小是变阻器阻值的2倍,当变阻器连入电路中的电阻为20Ω时,定值电阻最大值为2×20Ω=40Ω,故除已用的电阻外,小明为了使实验能继续顺利进行,还可以使用的定值电阻有15Ω、30Ω的电阻;
(5)①经分析,闭合开关,发现小灯泡不亮,电压表有示数,电流表指针几乎不动,产生这种现象的原因是:灯泡断路;
②根据实验数据画出I-U图象,由图乙可知,当灯的电压为2.5V时,通过的电流为0.25A,由此可求出小灯泡正常发光时的功率为P=UI=2.5V×0.25A=0.625W;
(6)分析实验的原理可以得出其具体的步骤为:
①只闭合开关S1,移动滑动变阻器R2的滑片,使电流表示数为I1
②只闭合开关S2,保持滑动变阻器R2的滑片位置不变,调节滑动变阻器R1的滑片使电流表示数为I1
根据等效替代法,则小灯泡正常发光的电阻与变阻器R1此时的电阻相同,为测量出此时变阻器R1的电阻,故应将滑动变阻器R2的滑片调到最左端,读出电流表的示数为I2;根据欧姆定律,变阻器R1的电阻即为灯正常发光时的电阻,即RL=
U
I2

小灯泡的额定功率P=I12R=I12
U
I2
=
UI12
I2

故答案为:(1)如上所示;
(2)右;
(3)0.12;
(4)15Ω;30Ω;
(5)①灯泡断路;②0.625;
(6)②将滑动变阻器R2的滑片调到最左端;③
UI12
I2
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