某科学兴趣小组在测量额定电压为 的小灯泡灯丝电阻时发现,小灯泡两端的电压越大,测得电阻的阻值也越大。针对上述现象,同学们进行如下研究:
【建立假设】①灯丝两端的电压增大导致电阻增大;
②灯丝的温度升高导致电阻增大。
【实验器材】干电池2节,额定电压为 的小灯泡1只,电流表1个,电压表1个,滑动变阻器1个,开关1个,装满水的塑料瓶,导线若干。
【实验方案】
次数 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
电压 |
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电流 |
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电阻 |
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①按图连接好电路,将灯丝插入瓶口浸入水中,使灯丝的温度保持不变;
②闭合开关 ,读出电压表和电流表示数,记录在表格中;
③多次改变滑动变阻器的阻值,重复步骤②。
连接电路时,电压表量程选择 而不是 的目的是 。
【得出结论】若假设①被否定,则实验中得到的结果是 。
【交流反思】进一步探究发现,灯丝电阻改变的本质原因是灯丝温度的变化。自然界在呈现真相的同时,也常会带有一定假象,同学们要善于透过现象看本质。例如,用吸管吸饮料表面上看是依靠嘴的吸力,而本质是依靠 。
现准备自制一个最大阻值为 的滑动变阻器,要购买涂有绝缘层的电阻丝,需提前借助实验得知所用电阻丝的长度。可供选择的器材有:一段长为 的电阻丝样品(阻值在 之间,两端留有接线头),电压约为 的电源(电源电压不变),阻值为 的定值电阻 ,一个量程为 的电流表,一个量程为 的电压表,开关和导线若干。
请你合理选择器材设计实验方案,确定出制作变阻器的电阻丝长度 。要求:
(1)画出实验电路图(电阻丝用“”表示);
(2)写出主要的实验步骤和需要测量的物理量;
(3)写出电阻丝长度 的数学表达式(用已知量和测量量表示)。
在中考物理实验操作考试中,小红完成了伏安法测电阻实验,用到的器材有:电源(电压低于 且不变),电流表和电压表各1只、滑动变阻器1只、待测电阻1只(约 、导线若干、开关1个。请完成以下问题:
(1)图甲是老师预接的部分实验电路,请将电路连接完整(要求滑动变阻器滑片右移时电流表示数变小)。
(2)连接电路时,开关应处于断开状态,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移到 (选填" "或" " 端的位置;
(3)闭合开关,发现电流表指针如图乙所示,造成这一现象的原因可能是 。
A. |
.滑动变阻器阻值过小 |
B. |
.电阻 短路 |
C. |
.电池电压过低 |
D. |
.电流表正负接线柱接反 |
(4)排除故障,闭合开关,调节滑动变阻器滑片到适当位置时,两表示数如图丙所示,则该次测得阻值为 。为了测量结果更准确,应改变电流电压多次测量求平均值。
(5)如果实验中电压表损坏,小红观察了滑动变阻器铭牌后,认为用余下的器材也能完成测量,设计电路如图丁,主要操作步骤如下:
①连接电路,将滑片移到 端,闭合开关,电流表示数为 ;
②再将滑片移到 端,电流表示数为 ;
③若滑动变阻器最大阻值为 ,则待测电阻 (用字母表示)。
如图甲所示是测量未知电阻 的实验电路,定值电阻 。
(1)请完善实验步骤
①只闭合开关 、 ,读出并记录电压表示数 ;
②只闭合开关 ,读出并记录电压表示数 ;
(2)若 , 的大小如图乙所示, ,则 。
(3)为了多测几组实验数据减小实验误差,实验电路应如何改进?请画出改进后的电路图。
用如图甲所示的电路测量定值电阻R x的阻值。
(1)请用笔画线代替导线将图甲中的实物连接完整(要求滑片P向左移动的过程中电流表示数变小);
(2)正确连接电路后,闭合开关之前,应将滑动变阻器的滑片P置于 (选填"A"或"B")端;
(3)实验时,闭合开关,发现电流表和电压表示数都为0。用一根导线在图甲中先后连接接线柱G与F、F与E时,电压表和电流表示数仍为0,连接接线柱E与D时。电压表和电流表指针明显偏转,则电路的故障是 ;
(4)排除故障后继续实验,当电压表示数为2V时,电流表示数如图乙所示,则定值电阻R x= Ω。
(5)如果没有电压表,电源电压未知,可以用最大阻值为R 0的滑动变阻器和如图丙所示电路,来测量电阻R x的阻值。闭合开关后,滑动变阻器滑片在最左端时,电流表示数为I 1,滑动变阻器滑片在最右端时,电流表示数为I 2,则电阻R x= 。(用题中所给物理量的符号表示)
小芳利用图甲所示的电路测量未知电阻R x的阻值,阻值大约为5Ω
(1)请你根据电路图,用笔画线代替导线,在图乙中完成实验电路的连接。
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片置于 端(选填"A"或"B")。
(3)闭合开关,发现电压表和电流表均无示数。小芳利用另一只完好的电压表进行检测,把电压表分别接在a、b之间和b、c之间,电压表均有示数;接在a、c之间,电压表无示数。如果电路连接完好,只有一个元件有故障,该故障是 。
(4)排除故障后,调节滑动变阻器,记录多组数据。画出了待测电阻R x的I﹣U图象,如图丙所示。由图象可得R x= Ω。
(5)小芳又设计了一种方案,也测出了R x的阻值。电路如图丁所示,R 0为阻值已知的定值电阻,电源电压未知且恒定不变。测量步骤如下:
①当开关 时,电流表读数为I l;
②当开关S 1、S 2都闭合时,电流表读数为I 2;
③待测电阻R x= 。(用已知和测出的物理量符号表示)
某电学实验小组设计了以下几组实验:
(1)实验一:利用图1电路来探究电流与电阻的关系,实验中控制电压表示数为U 0不变。
①开关闭合前,滑动变阻器的滑片应置于图中最 (选填"左"或"右")端;将电阻箱调至某阻值,闭合开关,调节滑动变阻器时,发现电压表示数始终为零而电流表示数有明显变化,经检查是由于 被短路而造成的;
②排除故障后,调节电阻箱阻值R,进行多次实验,得到 与 关系如图2所示,U 0= V。
(2)实验二:将图1中电阻箱换成标有"2.5V"字样的小灯泡,实验得到图3所示I﹣U图象,则小灯泡的额定功率为 W;当通过小灯泡的电流为0.4A时,小灯泡的电阻为 Ω。
(3)实验三:利用图4所示电路再次测量实验二所测小灯泡的额定功率,已知电源电压恒为10V,定值电阻R 0=5Ω。调节变阻器滑片,使电流表A 2的示数为 A时,读出电流表A 1的示数,即可算出小灯泡的额定功率。为了确保实验安全,滑动变阻器应选R 1"10Ω 1.2A"和R 2"50Ω 0.8A"两种规格中的 (选填"R 1"或"R 2")。
我们在实验室常用如图,测量待测电阻 的电阻值。小丽同学说:在电路中,电压表可以当成断路,电流表可以当成短路,根据欧姆定律得到 ,正确读出两个表的读数,就可以精确测量出待测电阻 的电阻值。你认为这种说法是否正确?如果不正确,请判断测量值比真实值偏大还是偏小?通过学过的知识,解释偏大、偏小的原因。
小明同学用“伏安法”测额定电压为 的小灯泡的电阻,实验电路如图甲。
(1)请用笔画线代替导线,在图甲完成实物电路连接(要求:滑动变阻器滑片 向右移动,小灯泡变暗)。
(2)连接好电路,闭合开关,小明发现电压表有示数,电流表无示数,移动滑片 ,两表示数均无变化,则故障为 。小明排除故障后按要求完成实验,并根据实验数据绘制成 图象,如图乙,则小灯泡正常发光时的电阻为 。
(3)细心的小明发现实验所得 图象不是一条直线,其原因是 。
(4)实验结束后,小华同学想利用此实验器材测量额定电压为 小灯泡的额定功率。但此时他发现电压表损坏了,于是用一个已知阻值为 的定值电阻,利用图丙电路,也测出了小灯泡的额定功率。请完成下列实验步骤:
①闭合开关 、 ,断开开关 ,移动滑片,使电流表示数为 ;
②闭合开关 、 ,断开开关 ,保持滑片位置不变,读出电流表示数为 ;
③灯泡的额定功率 (用已知量和测量量表示)。
小明在“探究电流与电阻关系”的实验中,准备了如下实验器材:干电池,标有“ ”字样的滑动变阻器,阻值分别为 、 、 的定值电阻。
(1)小明连接了下面的电路,其中有一条导线连接有误,请将连接错误的导线打“ ”并画出正确连线。
(2)排除故障后,小明将 定值电阻连入电路,将滑动变阻器的滑片移动到 (选填 ”或“ ”)端,再闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为某一定值,此时电流表的示数如图乙,示数为 。
(3)接下来断开开关,取下 的定值电阻,分别把它换成 、 的定值电阻,闭合开关,调节滑动变阻器,控制 (选填“电流表”或“电压表”)示数不变,分别读取相应的电流表示数,记录在表中:
实验次数 |
1 |
2 |
3 |
电阻 |
5 |
10 |
20 |
电流 |
0.2 |
0.1 |
(4)由数据可知:当导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成 。
(5)小明想用一个电流表和一个定值电阻 测未知电阻 的阻值,于是他和同组同学设计了如图丙所示的电路图,并进行如下实验操作:
①闭合 、 ,此时电流表的示数为 ;
②闭合 、断开 ,此时电流表的示数为 ;
③求未知电阻 的表达式为: 。(用 、 、 表示)
小艳同学在测量定值电阻 (大约几十欧)实验中,实验室只有如下器材:电源、开关导线若干、定值电阻 、两个电压表 和 、滑动变阻器。
她设计的电路图如图1所示,物理孙老师检查后,认为不完整。
(1)请你将正确完整的电路图画出来;
(2)闭合开关之前,滑动变阻器的滑动端应滑至 (选填“最左端”或“最右端”或“任意位置”);
(3)她经过这次实验后,自己进一步设计出没有电压表,只有两个电流表的实验电路图三个(如图2所示),若已知电流表 的电阻,你认为 种设计测量更精确(选填“ ”或“ ”或“ ”)。
小明同学在“伏安法测电阻”的实验中:
(1)在连接电路时,开关 应处于 的状态,滑动变阻器的滑片 应放在电阻最 的位置。
(2)小明同学连接了如图甲的电路,闭合开关,电流表 示数,电压表 示数。(两空均选填“有”或“无”
(3)他仔细检查电路,发现有一根导线连接错误,请你在答图甲中错误的导线上画“ ”,并用笔画线代替导线画出正确的一根连接导线。
(4)正确连接电路后,闭合开关,调节滑动变阻器滑片 ,当电压表的示数为 时,观察到电流表示数如图乙所示,他记下数据并算出电阻 的阻值为 。
(5)同组小斌同学继续向 (选填“ “或“ ” 端移动滑片 ,适当增大电阻 两端的电压,并进行了多次测量计算电阻的平均值从而减小实验误差。
小张同学在做“测量小灯泡电阻”的实验中,所用器材如下:两节新干电池,标有2.5 相同规格的小灯泡若干,两个滑动变阻器 “ ”、 “ ”,开关、导线若干。
(1)请你根据图甲,用笔画线代替导线,将图乙中的电路连接完整(要求:滑动变阻器滑片 右移灯泡变亮,且导线不交叉)。
(2)闭合开关前,应将滑片于 (选填“ ”或“ ” 端。正确连接电路后,闭合开关 ,移动滑片 ,小张发现小灯泡始终不亮,电流表指针几乎未偏转,电压表有示数,则故障原因可能是
.小灯泡短路 .滑动变阻器短路 .小灯泡断路 .滑动变阻器断路
(3)排除故障后,移动滑片 ,依次测得6组数据,如表一所示。其中第2次实验时电流表表盘如图丙,此时电路中的电流为 ;第4次实验时灯泡电阻值为 .由表一中的数据可知,小张选用的滑动变阻器应是 (选填“ ”或“ ” 。
(4)小张将这6组数据算得的电阻值取平均值作为小灯泡的电阻,这种数据处理方式是 (选填“合理”或“不合理” 的。
表一
实验次数 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
电压 |
0.5 |
1.0 |
1.5 |
2.0 |
2.5 |
2.8 |
电流 |
0.16 |
0.22 |
0.25 |
0.28 |
0.29 |
|
电阻 |
3.1 |
6.8 |
8.9 |
9.7 |
表二
实验次数 |
1 |
2 |
3 |
电阻 |
5 |
10 |
20 |
电流 |
0.30 |
0.20 |
0.12 |
(5)小张继续用图乙所示装置来探究“电流与电阻的关系”。他分别把阻值准确的 、 、 的定值电阻接入原小灯泡的位置,通过实验,记录电流表示数如表二所示。他发现通过导体的电流跟电阻不成反比,其原因可能是: 。
小柯利用如图甲所示的电路探究电流与电阻的关系,已知电源电压为 且保持不变,实验所用电阻 的阻值分别为 、 、 ,滑动变阻器的规格为“ ”。
(1)请设计实验数据记录表,画在虚线框内。
(2)小柯将5欧的电阻接入电路,闭合开关,调节滑动变阻器使电压表示数为2伏,读出相应的电流值记录在表格中;然后更换电阻重复上述实验。当接入20欧的电阻时,发现无论怎样调节滑动变阻器,电压表示数都无法达到2伏,其原因是 。
(3)小柯用图乙所示的电路测未知电阻 的阻值,图中 为定值电阻,他先将导线 端接到电流表“ ”接线柱上,电流表示数为 ,然后将导线 端接到电流表“3”接线柱上,电流表示数为 ,则 的阻值为 (用 、 、 表示)
小科连接好如图1所示电路,闭合开关,按一定操作来测量“小灯泡的电阻”,获得实验数据如表:
实验次数 |
1 |
2 |
3 |
4 |
电压 伏 |
2.5 |
2.0 |
1.5 |
1.0 |
电流 安 |
0.22 |
0.20 |
0.17 |
0.13 |
电阻 欧 |
11.36 |
? |
8.82 |
7.69 |
(1)表中第2次实验时,小灯泡电阻为 欧;
(2)将表中电流、电压数据转换为 图象(图 ,正确的是 ;
(3)小科发现第3、4两次实验小灯泡不发光,出现这种现象的原因是 ;
(4)小君按小科的方法连接好电路,闭合开关后发现小灯泡不发光,电流表指针不偏转,电压表指针偏转。若此电路只有一处故障,你认为该故障是 。