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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“10Ω1A”的滑动变阻器R1、待测电阻Rx...

问题详情:

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。

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“10Ω1A”的滑动变阻器R1、待测电阻Rx...

(1)小霞连接的实验电路如图*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*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。

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“10Ω1A”的滑动变阻器R1、待测电阻Rx... 第2张

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。

【回答】

(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*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:

  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“10Ω1A”的滑动变阻器R1、待测电阻Rx... 第3张

(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=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“10Ω1A”的滑动变阻器R1、待测电阻Rx... 第4张=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=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“10Ω1A”的滑动变阻器R1、待测电阻Rx... 第5张×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

知识点:电阻的测量

题型:实验,探究题

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