小久利用電壓恆為6V的電源,額定電壓為3.8V的小燈泡,10Ω、20Ω、30Ω、40Ω、50Ω的定值電阻,銘牌...
問題詳情:
小久利用電壓恆為6V的電源,額定電壓為3.8V的小燈泡,10Ω、20Ω、30Ω、40Ω、50Ω的定值電阻,銘牌上標有“20Ω 1A”的滑動變阻器,電壓表電流表,開關,導線完成了下列電學實驗.
(1)探究電流與電阻關係.
①他設計的電路圖如圖*所示,閉合開關前,滑動變阻器的滑片應調到最_____(填“左”或“右”)端.他將10Ω的定值電阻接入電路中,調節滑動變阻器的滑片,使定值電阻兩端電壓為4V讀出電流表示數.保持滑動變阻器的滑片位置不變,把10Ω的定值電阻換成20Ω的定值電阻,為了使電壓表的示數保持不變,應將滑動變阻器的滑片向_____(填“左”或“右”)端移動.
②他將定值電阻分別單獨接入電路中,保持定值電阻兩端電壓為4V,最多可以完成_____次實驗.通過實驗可得出結論:電壓一定時,導體中的電流與導體的電阻成_____.
(2)測量小燈泡額定功率.
①小久設計瞭如圖乙所示的電路.閉合開關,觀察到小燈泡不發光,電流表無示數,則電壓表示數為_____V.
②小久檢查電路時,發現所連接電路存在一處錯誤.請你在錯誤的導線上畫“×”,用筆畫線代替導線,畫出正確的連線.
(______________)
③排除故障後閉合開關,移動滑動變阻器的滑片.當電壓表示數為3.8V時,電流表的示數如圖*所示,則電流表示數為_____A,小燈泡的額定功率為_____W.
(3)小久找來額定電壓為2.5V的小燈泡和開關,利用上述實驗用過的電壓為6V的電源和“20Ω 1A”的滑動變阻器,設計瞭如圖丁所示的電路,測出了額定電壓為2.5V小燈泡的額定功率.請幫他將實驗過程補充完整:
①閉合開關S、S1、S2,調節滑動變阻器的滑片,使電壓表示數為_____V時,小燈泡正常發光.
②閉合開關S、S1,斷開S2,保持滑片位置不變,讀出電壓表示數為2.5V.
③_____(填所有開關的閉合或斷開狀態),讀出電壓表的示數為5V.
④小燈泡的額定功率P額=_____W.
【回答】
右 右 4 反比 6 0.3 1.14 3.5 閉合開關S、S2,斷開S1 0.875
【詳解】
(1)①為了保護電路,閉合開關前滑動變阻器的滑片在阻值最大處,即最右端;
將10Ω電阻換成20Ω電阻時,根據分壓原理可知,電壓表示數將增大,為保持電壓表示數不變(應使電壓表示數減小為原來的電壓值),根據串聯電路電壓的規律,應增大變阻器分得的電壓,應增大變阻器連入電路中的電阻大小,即滑片向右移動,直到電壓表示數為4V;
②根據串聯電路電壓的規律知,滑動變阻器兩端的電壓為:
U滑=U﹣UR=6V﹣4V=2V,
通過電路的最小電流為:
I最小==0.1A,
定值電阻的最大值為
R最大==40Ω,
所以只有10Ω、20Ω、30Ω、40Ω的定值電阻可以適用,故最多可以完成4次實驗;
通過實驗可得出結論:電壓一定時,導體中的電流與導體的電阻成反比;
(2)①若電流表示數為0,燈不亮,説明電路可能斷路,此時電壓表有示數,且等於電源電壓,為6V;
②分析實物圖可知,變阻器與電流表串聯後與燈並聯,電壓表串聯在電路中,是錯誤的,電流表應與燈串聯,變阻器與燈串聯,電壓表與燈並聯,將小燈泡右側連線改接到電壓表的負接線柱,如下圖所示:
③圖*中電流表的量程為0﹣0.6A,分度值為0.02A,示數為0.3A,
燈泡的額定功率為:
P=UI=3.8V×0.3A=1.14W;
(3)①開關S、S1閉合、S2斷開,調節滑動變阻器滑片,此時電壓表測量滑動變阻器兩端的電壓,根據串聯電路電壓的規律知,使電壓表示數為
6V-2.5V=3.5V
時,燈泡正常發光;
②閉合開關S、S1,斷開S2,保持滑片位置不變,讀出電壓表示數為2.5V.
③閉合開關S、S2,斷開S1,此時電壓表測量滑動變阻器兩端的電壓,讀出電壓表的示數為5V,此時電壓表的示數為“閉合開關S、S1,斷開S2”時的2倍,由圖知這兩次電路的連接不變,電流大小不變,只是電壓表的測量範圍變化了,根據串聯電路的分壓作用知此時滑片在中間位置,即閉合開關S、S1、S2,滑動變阻器的滑片在中點處,即滑動變阻器的電阻為10Ω,通過滑動變阻器的電流為:
I==0.35A,
小燈泡正常發光.
④小燈泡的額定功率
P額=UI=2.5V×0.35A=0.875W.
知識點:電流與電壓和電阻的關係
題型:實驗,探究題