【物理】物理初三年级下册第二次模拟考试精选试卷专题练习(解析版)
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
【物理】物理初三年级下册第二次模拟考试精选试卷专题练习(解析版)
一、初三物理欧姆定律易错压轴题(难)
1.在复习电学知识时,小明在实验室做了“测量小灯泡的电功率”和“探究电流与电压、电阻的关系”的实验。
实验中,所用的电源电压为6V,小灯泡点的额定电压为3.8V,滑动变阻器的规格为“30Ω 1A”。
(1)在“测量小灯泡的电功率”的实验中,小明按图甲所示的电路图正确连接了电路。
闭合开关后,移动变阻器的滑片,当电压表的示数为3.8V时,电流表的示数如图乙所示,则小灯泡的额定功率为____W。
(2)移动变阻器的滑片P,记下多组对应的电压表和电流表的示数,并绘制成如图丙所示的小灯泡的I-U图象。
由图象可知:当小灯泡两端的电压增大时,小灯泡的电阻______,如果小灯泡两端的电压为1.9V,则小灯泡的实际功率_______0.38W。
(3)在做“探究电流与电阻的关系”实验时,小明所用的四个定值电阻的阻值行别为
5Ω、10Ω、15Ω、20Ω。
他直接利用测量小灯泡电功率时所连的电路进行实验,他把电路中的小灯泡取下,电路的其他元件连接方式不动,把四个定值电阻分别接入电路中进行探究。
如果要保证电路中各元件的安全,且用四个电阻都能顺利地完成实验,则定值电阻两端的电压应该在_______范围内选择。
【答案】1.52变大大于 2.4V~3V
【解析】
【详解】
(1)[1]当电压为额定电压3.8V时,图乙中电流表小量程分度值为
0.02A,示数为0.4A,灯的额定功率
P额=U额I=3.8V×0.4A=1.52W
(2)[2][3]在图丙中,分别作出图象上a、b两点的电压及对应的电流大小,如下图所示
由图可看出,电压的增加的量U b-U a大于对应的电流增加的值量I b-I a,即电压增加的量比电流增加的要大,根据欧姆定律
a b
a b
a b
U U
R R
I I
=<=
所以,当小灯泡两端的电压增大时,小灯泡的电阻也变大;因在实际电压1.9V 下的电阻小于灯在额定电压3.8V 下的电阻,R 实<R 额,灯的实际功率
222
2()()1 1.52W 0.38W 22444U U U P U P R R R R ==>=⨯===额额额额实额实实额实 即小灯泡的实际功率大于0.38W 。
(3)[4]探究电流与电阻的关系实验时,应控制不同电阻的电压保持不变,根据把5Ω、10Ω、15Ω、20Ω分别接入电路中进行探究,保证电路中各元件的安全,且用四个电阻都能顺利地完成实验:因电流表的量程为0~0.6A ,所以电路中的最大电流为0.6A ,当接入最小的电阻5Ω时,电压表示数即为允许的最大电压
U 大=R 小I 大=5Ω×0.6A=3V
因变阻器的最大阻值为30Ω,当变阻器电阻全部连入电路中时,若接入最大的电阻R 大=20Ω,此时电路中的最小电流
6V 0.12A 2030U I R R =
==+Ω+Ω
小定大滑大 定值电阻的最小电压 U 小=I 小R 定大=0.12A ×20Ω=2.4V
则定值电阻两端的电压应在2.4V~3V 。
2.某实验小组在“探究电流与电阻的关系”实验中,按如图甲所示的电路图正确连接电路,逐次将不同阻值的电阻R 接在a 、b 间,每次闭合开关前,滑动变阻器的滑片均移到阻值最大端。
(1)当接入的电阻R 为5Ω时,闭合开关,电流表无示数,电压表示数如图乙所示,移动滑片,两表指针保持不动。
若电路中只有一处故障,则故障是______;电源两端的电压为______V ;
(2)排除故障后进行如下操作:
①闭合开关,记录电流表示数;
②移动滑片使电压表示数为U 0时,记录电流表示数;
③当接入的电阻R 分别为10Ω、15Ω时,闭合开关,重复步骤2;
④当接入的电阻R 为R x 时,闭合开关,电压表示数大于U 0,记录电流表示数;
⑤利用测得的数据绘制出如图丙所示的图像;
(3)实验中,滑动变阻器消耗的最大功率为______W ;
(4)仍使用原有器材,若使以上四个电阻都能为实验所用,应控制a 、b 之间的电压至少为______V 。
【答案】R断路 6 1.8 4.5
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]闭合开关,电流表无示数,电压表有示数,移动滑片,两表指针保持不动,说明电路发生断路,且在电压表连接的两个接线柱之内,即电阻R断路。
[2]由图乙可知,电压表量程的选则是0~15V,分度值为0.5V,电压表的示数为6V。
(3)[3]由题意知,当刚闭合开关时,滑动变阻器滑片处于最大阻值处,根据图乙可知此时电路中的电流为0.3A,可得到滑动变阻器的最大阻值为
6V-0.3A5Ω
==15Ω
0.3A
ab
U U
R
I
-⨯
=
滑
当接入的电阻R为R x时,闭合开关,此时滑动变阻器的阻值最大,电压表示数大于U0,由图知,电流表的示数为0.1A;此时电路的总电阻为
1
6V
==60Ω
0.1A
U
R
I
=
总
R x=R总-R滑=60Ω-15Ω=45Ω
由图知,电阻两端的控制电压为
U R=I1R1=0.6A×5Ω=3V
根据传亮电路电压的规律可知
U滑=U-U R=6V-3V=3V
由图知,电路中的最大电流为0.6A,所以滑动变阻器的最大功率为
P滑=U滑I大=3V×0.6A=1.8W
(4)[4]由题意知,定值电阻的阻值不同,但两端的电压相同,当阻值为45Ω的定值电阻与整个滑动变阻器串联时,电路中的电流为
x
6V
==0.1A
45Ω+15Ω
U
I
R R
=
+
滑
定值电阻两端的电压为
U R=IR=0.1A×45Ω=4.5V
所以,为保证在滑动变阻器范围内完成本实验,定值电阻两端电压不能低于4.5V。
3.小华找到了一张测定汽车油箱内油量的装置图,如图所示,他与同组同学对相关问题进行了探究。
(1)把油量信息转化为电信息,有利于信息的传递。
装置中,信息转化的关键环节为:油量变化→杠杆绕O点转动→电路的______变化→电流变化;
(2)若圆弧形电阻丝最大阻值为100Ω,其他可供选择的器材有:恒压电源E1(电压3V)和
E 2(电压18V);电流表A 1(量程0~0.6A)和A 2(量程0~0.1A);定值电阻R 1=5Ω、R 2=30Ω和R 3=100Ω。
为了节约能源,并且实现油量最大时,电流表示数最大,器材选择的最佳组合为______;
A .E 2、A 2、R 3
B .E 1、A 2、R 2
C .E 1、A 2、R 1
D .
E 2、A 1、R 3
(3)合理选择器材后,他们通过测量,得到了下表所示的结果(其中V 是油箱的容积,I g 是电流表的最大示数):
依据测量结果,可以将电流表的刻度改为油量体积。
分析数据可知,当液体体积为V 2时,电流表示数______(选填“大于”、“等于”或“小于)g 512
I ; (4)关于探究过程的反思,下列说法中不正确的是____。
A .调整圆弧形电阻丝的位置,要让圆心在O 点
B .为保证安全和方便,测量时用水来灌装油箱
C .为节约空间,应该使电路元件尽量靠近油箱
D .该装置还存在一些缺陷,应继续探究并改进
【答案】总电阻 B 小于 C
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]杠杆绕O 点转动,电阻值接入电路的阻值变化,电路总电阻变化,电流变化。
(2)[2]为了节约能源,需要电压较小的,电流较小,则选择电源E 1和电流表A 2,当油量最大时,电流表示数最大,圆弧形电阻丝接入电路阻值为0,则需要定值电阻为
3V 300.1A
U R I =
==Ω 综上,故选B 。
(3)[3]如果液体体积和电流表示数成正比,则当液体体积为
V 2时,电流表示数等于g 512I ,
分析电流表的示数可知,电流减小的变化量越来越小,所以当液体体积为V 2时,电流表示数小于g 512
I 。
(4)[4] A .让圆心在O 点,则两边力臂大小相同,变化量相同,故A 正确,不符合题意; B .水不可燃,容易获取,测量时用水来灌装油箱,故B 正确,不符合题意;
C .电路元件会由于电流热效应,温度较高,油是可燃物,电路元件尽量靠近油箱容易燃烧,故C 错误,不符合题意;
D .当油量最小时,电阻丝接入电路最大,电流最小,但是电流表示数不为0,所以需要对电流表的示数最小位置进行标记为油量为0,故D 正确,不符合题意。
故选C 。
4.小刚同学在做“用伏安法测量某定值电阻R 阻值”的实验中将电路图连接成如图甲所示电路.
(1)连接电路时,开关必须是_____,滑动变阻器滑片置于___端(选填“C”或“D”). (2)实验中,移动滑片,电流表无示数,电压表有较大示数且无明显变化,经检查是导线连接问题,请你用笔面线代替导线将图甲电路连接完整_________.
(3)电路连接正确后,当电压表的示数如图乙所示,电流表的示数如图丙所示,则通过定值电阻的电流大小为_____A ,它的阻值是_________Ω.通常情况下要进行多次测量,其目的是为了_______.
(4)另一位同学选择了一个标准的电阻箱(元件符号
),若干开关、干电池及导线和一个电流表(电流表量程足够大)来测量定值电阻R 的阻值,请你帮他在方框内设计完整的电路图______(画出一种即可).
【答案】断开 C 定值电阻R 右端连线到电压表3V 接线柱 0.39 9 减小误差 见解析
【解析】
【分析】
【详解】
(1)为了保护电路,连接电路时,开关必须是断开的,滑动变阻器滑片置于阻值最大处端的C 处;
(2)由原电路图知道,电阻没有接入电路中,电压表、电流表、变阻器串联在电路中,所以实验中,移动滑片,电流表无示数,电压表有较大示数且无明显变化;实验中,电阻应
与变阻器串联在电路中,电压表与电阻并联,定值电阻R右端连线到电压表3V接线柱,故电路正确连接如下:
(3)电路连接正确后,当电压表的示数如图乙所示,即电压表选用小量程,分度值是0.1V,所以电压是2.7V,电流表的示数如图丙所示,则电流表选用小量程,分度值是0.02A,则通过定值电阻的电流大小是0.3A,由欧姆定律知道,它的阻值是:
R=U
I
=
2.7V
0.3A
=9Ω;
通常情况下要进行多次测量,其目的是为了取平均值减小误差;
(4)将两电阻并联,每个支路一个开关,电流表接在干路上,首先只接通定值电阻,记下电流表示数;将电阻箱阻值调到最大,再只接通电阻箱,将电阻箱阻值逐渐调小,使电流表示数与第一次相同,此时电阻箱示数即为定值电阻的阻值.故电路连接如图所示:
5.同学们想探究“导体中电流跟导体两端电压的关系”
(1)小明同学通过学习知道了______是形成电流的原因,因此做出了如下三种情想:
A.电流跟电压成反比 B.电流跟电压成正比 C.电流跟电压无关
(2)为了验证猜想,小明设计了如图甲所示的电路图,其中电源为三节新干电池,电阻R为10Ω,滑动变阻器R标有“50Ω 1A”字样,电压表电流表均完好。
①根据甲电路图将乙图实物电路连接完整;
(______)
②闭合开关前,小明应将滑动变阻器滑片移到______阻值处( 选填“最大”或“最小”);
③他检查电路时发现电压表、电流表位置互换了,若闭合开关电流表______(选填“会”或“不会”)被烧坏;
④排除故障后小明进行了实验,得到表格中的实验数据。
分析数据,可得出的正确结论是:电阻一定时,_____。
(3)小明还想用这个电路测量小灯泡的额定功率,于是他是他将电阻R换成一只额定电压是4V的小灯泡(阻值约为13Ω),并将电压表更换为15V量程,闭合开关S后,调节滑片至电压表示数为4.0V时,电流表示数如图丙所示为_______A,小灯泡的额定功率为
_______W。
【答案】电压最大不会电流与电压成正比 0.3
1.2
【解析】
【详解】
第一空.电压是形成电流的原因;
第二空.滑动变阻器一上一下接入电路,故根据甲连接实物图如下:
第三空.为了保护电路,闭合开关前,应将滑动变阻器滑片移到最大阻值处;
第四空.电压表、电流表位置互换了,则电压表串联在电路中,因电压表内阻很大,电路中的电流很小,此时闭合开关电流表不会被烧坏;
第五空.分析实验数据,每一次电压与电流的比都为一定值,故可得出的正确结论是:电阻一定时,电流与电压成正比;
第六空.电流表示数如图丙所示,分度值为0.02A,电流为0.3A;
第七空.小灯泡额定电压为4.0V,电流为0.3A,则小灯泡的额定功率为:
P=UI=4V×0.3A=1.2W。
6.在探究“电流与电阻关系”的实验中,实验器材:两节新干电池,3个定值电阻(R1=5Ω、R2=10Ω、R3=20Ω),规格为“15Ω 1A”的滑动变阻器、电压表、电流表、开关各一个,导线若干。
实验步骤如下:
(1)连接电路时,开关应处于_____(填“闭合”或“断开”)状态。
(2)小明连接了图甲所示的部分电路,请用笔画线代替导线,将实物电路连接完整,要求滑片向左移动时电流变小。
(______)
(3)连好电路后,按下列步骤进行实验。
①将R1接入电路,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为1.5V,记下电流表的示数I1。
②用R2替换R1接入电路闭合开关后,接下来的操作是_____,记下电流表的示数I2。
③用R3替换R2接入电路,发现无论怎样移动滑片,电压表的示数始终大于1.5V,请写出一种使电压表示数能达到1.5V的办法:_____。
④问题解决后,小明绘制如图乙所示的I﹣R图象,得出结论:电压一定时,通过导体的电流跟导体的电阻成_____比。
(4)探究完电流与电阻的关系后,小明利用如图丙所示的电路图测小灯泡的额定功率,选取的小灯泡上标有“0.3A”字样,估计它的额定功率为1.5W,电流表的“0~0.6A”和“0~3A”量程完好,电压表的“0~3V”量程完好,“0~15V”量程已损坏,滑动变阻器的铭牌标有“50Ω 1A”字样。
连接电路时,小明实验操作正确,闭合开关时,电流表和电压表的示数分别为0.2A和2V;接着他边思考边实验,改进电路后,当将滑动变阻器的滑片P移至中点(连入电路中的电阻为25Ω)时,灯泡正常发光。
小明根据测量的数据算出了灯泡的额定功率。
根据以上的叙述回答下列问题。
①该同学判断小灯泡正常发光的依据是_____。
②请在虚线框内画出小明改进后的电路图。
(______)
③小灯泡的额定功率是_____W。
【答案】断开移动滑动变阻器的滑片P,使电压表示数为
1.5V 详见解析反电流表的示数为0.3A 1.35
【解析】
【详解】
(1)[1]为了保护电路,连接电路时,开关应断开;
(2)[2]滑片向左移动时电流变小,说明变阻器连入电路的电阻增大,滑动变阻器接右下接线柱,与定值电阻串联;因为电源电压为2节新电池,电源电压为3V,电路的最小电阻为5Ω,电路的最大电流为:
I=
3V
5Ω
U
R
==0.6A,
所以电流表选用0﹣0.6A的量程,且电流表串联在电路中,如下图所示:
(3)①当电路中接入的电阻为R1时,移动滑动变阻器的滑片P,使电压表的示数为1.5V,读出电流表的示数I1;
②[3]用R2替换R1接入电路,移动滑动变阻器的滑片P,使电压表示数为1.5V,读出电流表的示数I2;
③[4]用R3替换R2接入电路时,无论怎样移动滑动变阻器的滑片,都无法使电压表的示数达到1.5V,可能是滑动变阻器最大阻值太小,滑动变阻器分压太小,使电阻R两端的电压过大造成的;或是由于控制的定值电阻两端的电压太小造成的;或是电源电压太大。
解决的办法:换用最大阻值更大的滑动变阻器(或换用电压较低的电源);
④[5]由图乙可知:电压一定时,通过导体的电流跟导体的电阻成反比;
(4)①[6]当电流表示数等于灯泡额定电流0.3A时,灯泡正常发光;
②[7]灯泡额定电压约为
U L=
1.5W
0.3A
P
I
==5V>3V,
而电压表0~15V量程已经损坏,因此不能用电压表测灯泡电压,可以把电源、开关、滑动变阻器、灯泡、电流表组成串联电路,实验电路图如图所示:
③[8]闭合开关时滑动变阻器接入电路的阻值为其最大阻值50Ω,电源电压
U=U V+IR滑最大=2V+0.2A×50Ω=12V;
灯泡正常发光时,滑动变阻器接入电路的阻值是25Ω,灯泡两端电压
U L′=U﹣I′R=12V﹣0.3A×25Ω=4.5V,
灯泡额定功率
P L=U L′I′=4.5V×0.3A=1.35W。
7.温州地区常受台风侵袭,为测量风速,小明设计了一台简易风速仪,其工作原理如图甲所示.装有挡风板和滑片P的轻质滑块与轻质弹簧套在滑杆MN上,弹簧左端固定,右端与滑块相连.挡风板的挡风面积为0.2m2,均匀电阻丝AB长为20cm,阻值为10Ω,电源电压U0恒为6V,保护电阻R0为14Ω,电压表量程0~3V.弹簧弹力F与弹簧长度改变量x的关系如图乙所示.无风时,滑片P在A处,有风时,滑块移动,稳定后读出电压表示数,计算并查阅下表数据可知风速及风级.
风级一级二级三级四级五级六级
风速v (m/s)0.3~1.5 1.6~3.3 3.4~5.4 5.5~7.98.0~10.7
10.8~
13.8
风压p
(pa)
0.055~1.4 1.6~6.87.2~1818.9~3940~7272.9~119
表中风压p是指与风向垂直的受风面上单位面积增加的压力(即单位面积受到的风力).测量时保证风垂直吹在挡风板上,不计一切摩擦阻力.
(1)在滑片P左移的过程中,电路的总电阻______.(选填“变大”、“不变”或“变小”)(2)当电压表示数U为2V时,风速仪所测的风为几级______?(写出计算过程)
(3)小明想在风速仪的电压表上直接标出风速,查阅资料后获知该挡风板所受的风力与风速的平方成正比.经计算,他画出了风速v与电压表示数U的关系曲线,如图丙所示.后因保护电阻R0损坏,他将其换成了阻值为5Ω的电阻,请你在图丙坐标系中大致画出更换电阻后的风速v与电压表示数U的关系曲线,并在曲线上标出所能测量的最大风速的对应点Q.
(___________)
【答案】不变 五级
【解析】
【分析】
【详解】
(1)因电压表接在滑片上且电压表在电路中相当于断路,所以,电流要流经全部电阻丝,在滑片P 左移的过程中,始终是全部电阻丝与电阻R 0串联,所以电路的总电阻不变; (2)由图知,电压表测滑片以右电阻丝的电压,
根据串联电阻的规律和欧姆定律可得,电路中的电流为:
006V =0.25A 10Ω+14Ω
U I R R ==+ 当电压表示数U 为2V 时,由欧姆定律可得,AP 段电阻丝的阻值: 2V =8Ω0.25A
AP U R I == 因均匀电阻丝AB 长为20cm ,阻值为10Ω, 故AP 段电阻丝的长度:8Ω20cm=16cm 10Ω
AP L =⨯, 由图乙知,此时弹簧的弹力F =14N , 此时风对挡风板的压强(风压)为:214N =70Pa 0.2m F p S =
=; 由表知,此时风力为五级;
(3)由图丙可知,风速最大时,原来电压表最大示数为2.5V ,
由欧姆定律可得,AP 段电阻丝的最大电阻为:
2.5V =10Ω0.25A
AP U R P I ''==, 因均匀电阻丝AB 长为20cm ,阻值为10Ω,故弹簧的压缩长度为20cm , 由图乙知,此时弹力7N 14N+
=17.5N 2
F '=; 若换成了阻值为5Ω的电阻,电路中的电流: 006V =0.4A 5Ω+10Ω
U I R R ''==+
因电压表量程为0-3V ,故电压表最大示数为3V ,由欧姆定律可得,AP 的最大电阻为: 3V =7.5Ω0.4A
V AP U R I '''== 此时AP 段电阻丝的长度:7.5Ω20cm=15cm 10Ω
AP L '=⨯, 弹簧弹力F 与弹簧长度改变量x 的关系为过原点的直线,由图乙可知F 与x 的关系为 7N/cm 8
F x =⨯, 则当L′AP =15cm ,弹簧的弹力7N/cm 15cm=13.12N 8
F '=⨯; 因该挡风板所受的风力与风速的平方成正比,
故有2217.5N 13.12N v v
=大, 解得此时的最大风速:v =0.86v 大,
即:U =3V 时,v =0.86v 大,可在图象中描出Q 点,
此时风速v 与电压表示数U 的大致关系曲线,如下面过Q 点的曲线所示:
8.热敏电阻用来测量温度的变化,灵敏度较高。
某实验小组利用热敏电阻将一电流表改装为温度计,实验电路如图所示。
实验室提供的实验器材有:电流表(量程为0.6A),学生电源(输出电压恒为24V),滑动变阻器R 1(最大阻值为10Ω),滑动变阻器R 2(最大阻值为50Ω),单刀双掷开关,用防水绝缘材料包裹的热敏电阻R T ,导线若干。
已知该热敏电阻的阻值与摄氏温度t 的关系为R T =2t -10Ω,实验步骤如下:
a.按照电路图连接好实验器材;
b.为不烧坏电流表,将滑动变阻器的滑片P 调节到a 端;然后将单刀双掷开关掷于c 端,调节滑片P ,使电流表指针指在满刻线位置,并在以后的操作中使滑片P 位置不变;
c.将单刀双掷开关掷于d 端,根据热敏电阻的阻值随温度变化的关系,计算出电流表刻度盘各个电流值对应的温度值,重新标注刻度盘,改装成温度计;
d.在容器中倒入适量的热水,随着热水温度的下降,读岀对应的温度值。
(1)根据实验要求,电路中的滑动变阻器应选___(选填“R 1”或“R 2”)。
(2)该温度计能够测量的温度不能低于___℃;当电流表示数为0.24A 时,对应的温度值为__℃;热水温度t 与电流I 之间的函数关系式为t =_____℃。
(3)改装后的刻度盘的特点是低温刻度在刻度盘的____(选填“左”或“右”)侧。
【答案】R 2 5 35
1215I - 右 【解析】
【详解】
(1)当接入滑动变阻器R 1时,电路中最小电流为124V =2.4A 10ΩU I =R =
,当接入滑动变阻器R 2时,电路中最小电流为224V =0.48A 50ΩU I =R =
为保证电流表不超量程,应选择的滑动变阻器为R 2;
(2)由热敏电阻的阻值与摄氏温度t 的关系R T =2t -10Ω与实际情况可知,R T 电阻不可能小于0Ω,因此该温度计能够测量的温度不能低于5℃,当开关接c 端时,电流示数为0.6A ,可知此时变阻器电阻为124V =40Ω0.6A U R =I =
,当开关接d 端时,电流表示数为0.24A ,此时电路总电阻为224V =100Ω0.24A
U R =I =总 ,由串联电路总电阻等于各电阻之和特点可知,此时100Ω-40Ω=60ΩT R R R =-=总 ,所以此时的温度为10Ω352
T R t==+℃ ,24V 40Ω-40ΩT U R R R I I =-=-=总,所以24V -40Ω10Ω21215I t=I =⎛+⎫- ⎪⎝⎭
℃; (3)热敏电阻阻值随温度升高而增大,温度越高热敏电阻阻值越大,电路总阻值越大,由公式U I R =总
可知,电路总阻值越大,电流越小,因此改装后的刻度盘的特点是低温刻度在刻度盘的右侧。
9.如图甲是阳阳同学设计的根据欧姆定律测电阻的实验电路.
(1)检查无误后,闭合开关.他将滑片P 向左滑动时,电压表示数将_____(选填“增大”、“减小”或“不变”);当P 滑到某一位置时,两表读数如图乙所示,由此可知电阻R =_____Ω.你认为这个结果可靠吗?_____,理由是_____.
(2)做完测电阻实验后,阳阳发现桌上还有一个标有额定电流I额的小灯泡和两个开关,一个已知阻值为R0的定值电阻,他想:能否在不用电流表的情况下测定小灯泡的额定功率呢?通过与同学讨论,他设计出了如图丙所示的电路图,并完成了小灯泡额定功率的测量.具体操作是:
①闭合开关_____,断开开关_____,移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为_____;
②保持滑动变阻器的滑片位置不动,断开开关_____,闭合开关_____,读出此时电压表示数为U;
③小灯泡的额定功率P额=_____(用已知量和所测物理量符号表示结果).
【答案】增大10不可靠只测了一组数据数据,误差较大 S、S1 S2 I额R0 S1 S、S2(U﹣I额R0)I额
【解析】
【分析】
(1)判断将滑片P向左滑动时,变阻器接入电路中的电阻变化,由分压原理,确定变阻器的电压变化,由串联电路电压的规律,判断电压表示数的变化;根据电表小量程读数,由
欧姆定律
U
I
R
,求电阻大小:为提高测量的准确度,要多次测量取平均值.
(2)当通过灯的电流为I额时,灯正常发光,根据串联电路电流的规律和欧姆定律,定值电阻的电压为I额R0,故应闭合开关S、S1,断开S2,使电压表测定值电阻的电压,移动变阻器的滑片,当电压表示数为I额R0,灯正常发光;保持滑片的位置不变,通过开关的转换,使电压表测定值电阻与灯串联的总电压U,因电路的连接关系没有变化,各电阻的大小和电压保持不变,灯仍正常发光,根据串联电路电压的规律,可求出灯的额定电压,根据P额=U L I额求灯的额定功率.
【详解】
(1)将滑片P向左滑动时,变阻器接入电路中的电阻变小,根据串联电路分压原理,变阻器的电压变小,由串联电路电压的规律,电压表示数将增大;
当P滑到某一位置时,两表读数如图乙所示,图中电压表选用小量程,分度值为0.1V,示
数为2V;电流表选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.2A,由欧姆定律
U
I
R
=,得电阻
大小:
2.0V
10Ω
0.2A
U
R
I
==
'
=,因只测了一组数据,误差较大,这个结果不可靠;
(2)当通过灯的电流为I额时,灯正常发光,在图丙中,闭合S、S1,断开S2时,根据串联电路电流的规律,由欧姆定律,移动变阻器的滑片,当电压表示数为I额R0,灯正常发光;
保持滑片的位置不变,断开开关S1,闭合开关S2,此时电路的连接关系没有变化,各电阻的大小和电压保持不变,灯仍正常发光,根据串联电路电压的规律,此时灯的电压为U L=U ﹣I额R0,则小灯泡的额定功率:P额定=U L I额=(U﹣I额R0)I额.
10.阅读下列材料,并回答问题。
在伏安法测电阻的实验中,可以有以下两种测量方法,分别叫内接法和外接法。
如图所示,分别为实验电路的一部分。
电流表与电压表都有电阻,它们的电阻叫内阻,电流表的内阻非常小,约为R A=0.05Ω,所以在电学实验中,它的内阻常常忽略不计;电压表的内阻非常大,约为R V=10kΩ,连入电路中通过的电流很小,所以在电学实验中通过它的电流常常忽略不计。
但在实际测量中这些忽略不计的物理量却使测量结果产生误差。
博涵同学带领创新实验小组,仔细阅读上述材料后,购买了两个定值电阻并向物理老师借来所需器材进行了测量,两个定值电阻的阻值分别为R1=5Ω,R2=20kΩ,小组同学们为了减小实验误差,选择恰当的方法进行了合作探究,分别测出了两个电阻的阻值。
若你也做为博涵创新实验小组的一员,在测量R1=5Ω的阻值时,请你回答:
(1)此实验中你们选择的恰当方法是_____(选填字母)
A.内接法
B.外接法
(2)用你们选择的方法测得的电阻值比真实值_____(选填“偏大”或“偏小”)
(3)请根据欧姆定律解释测量结果偏大或偏小的原因。
【答案】B偏小若采用外接法,电压表测的电压是准确的,根据并联电路电流的规律,电流表的示数等于通过定值电阻的真实电流和通过电压表的电流,故电流表示数比通过定
值电阻的电流偏大,由欧姆定律,R=U
I
,用这种方法测得的电阻值比真实值偏小。
【解析】
【分析】
(1)根据已知条件讨论:
若采用内接法,电流表测的通过定值电阻的电流是准确的,根据分压原理,得出电流表分。