在探究“電流與電阻關係”的實驗中,實驗器材:兩節新干電池,3個定值電阻(R1=5Ω、R2=10Ω、R3=20Ω...
問題詳情:
在探究“電流與電阻關係”的實驗中,實驗器材:兩節新干電池,3個定值電阻(R1=5Ω、R2=10Ω、R3=20Ω),規格為“15Ω 1A”的滑動變阻器、電壓表、電流表、開關各一個,導線若干。實驗步驟如下:
(1)連接電路時,開關應處於_____(填“閉合”或“斷開”)狀態。
(2)小明連接了圖*所示的部分電路,請用筆畫線代替導線,將實物電路連接完整,要求滑片向左移動時電流變小。
(______)
(3)連好電路後,按下列步驟進行實驗。
①將R1接入電路,調節滑動變阻器的滑片,使電壓表的示數為1.5V,記下電流表的示數I1。
②用R2替換R1接入電路閉合開關後,接下來的*作是_____,記下電流表的示數I2。
③用R3替換R2接入電路,發現無論怎樣移動滑片,電壓表的示數始終大於1.5V,請寫出一種使電壓表示數能達到1.5V的辦法:_____。
④問題解決後,小明繪製如圖乙所示的I﹣R圖象,得出結論:電壓一定時,通過導體的電流跟導體的電阻成_____比。
(4)探究完電流與電阻的關係後,小明利用如圖*所示的電路圖測小燈泡的額定功率,選取的小燈泡上標有“0.3A”字樣,估計它的額定功率為1.5W,電流表的“0~0.6A”和“0~3A”量程完好,電壓表的“0~3V”量程完好,“0~15V”量程已損壞,滑動變阻器的銘牌標有“50Ω 1A”字樣。連接電路時,小明實驗*作正確,閉合開關時,電流表和電壓表的示數分別為0.2A和2V;接着他邊思考邊實驗,改進電路後,當將滑動變阻器的滑片P移至中點(連入電路中的電阻為25Ω)時,燈泡正常發光。小明根據測量的數據算出了燈泡的額定功率。
根據以上的敍述回答下列問題。
①該同學判斷小燈泡正常發光的依據是_____。
②請在虛線框內畫出小明改進後的電路圖。
(______)
③小燈泡的額定功率是_____W。
【回答】
斷開 移動滑動變阻器的滑片P,使電壓表示數為1.5V 詳見解析 反 電流表的示數為0.3A 1.35
【詳解】
(1)為了保護電路,連接電路時,開關應斷開;
(2)滑片向左移動時電流變小,説明變阻器連入電路的電阻增大,滑動變阻器接右下接線柱,與定值電阻串聯;因為電源電壓為2節新電池,電源電壓為3V,電路的最小電阻為5Ω,電路的最大電流為:
I==0.6A,
所以電流表選用0﹣0.6A的量程,且電流表串聯在電路中,如下圖所示:
(3)①當電路中接入的電阻為R1時,移動滑動變阻器的滑片P,使電壓表的示數為1.5V,讀出電流表的示數I1;
②用R2替換R1接入電路,移動滑動變阻器的滑片P,使電壓表示數為1.5V,讀出電流表的示數I2;
③用R3替換R2接入電路時,無論怎樣移動滑動變阻器的滑片,都無法使電壓表的示數達到1.5V,可能是滑動變阻器最大阻值太小,滑動變阻器分壓太小,使電阻R兩端的電壓過大造成的;或是由於控制的定值電阻兩端的電壓太小造成的;或是電源電壓太大。解決的辦法:換用最大阻值更大的滑動變阻器(或換用電壓較低的電源);
④由圖乙可知:電壓一定時,通過導體的電流跟導體的電阻成反比;
(4)①當電流表示數等於燈泡額定電流0.3A時,燈泡正常發光;
②燈泡額定電壓約為
UL==5V>3V,
而電壓表0~15V量程已經損壞,因此不能用電壓表測燈泡電壓,可以把電源、開關、滑動變阻器、燈泡、電流表組成串聯電路,實驗電路圖如圖所示:
③閉合開關時滑動變阻器接入電路的阻值為其最大阻值50Ω,電源電壓
U=UV+IR滑最大=2V+0.2A×50Ω=12V;
燈泡正常發光時,滑動變阻器接入電路的阻值是25Ω,燈泡兩端電壓
UL′=U﹣I′R=12V﹣0.3A×25Ω=4.5V,
燈泡額定功率
PL=UL′I′=4.5V×0.3A=1.35W。
知識點:電流與電壓和電阻的關係
題型:實驗,探究題