小明同学在资料上看到了一份材料,某大学物理系的同学在测定额定电压为2. 5V小灯泡的电阻的实验中,得到部分U和I的数据如下表所示:
实验次数 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
U/V |
0.20 |
0.80 |
1.40 |
2.00 |
2.50 |
3.00 |
I/A |
0.02 |
0.08 |
0.14 |
0.18 |
0.20 |
0.21 |
(1)小明根据表中的数据,画出该小灯泡的电流跟电压变化的图像,于是设计了如图甲所示的坐标图.
①请你帮小明在坐标图中画出该小灯泡的电流跟电压变化的图像;
②实验中发现,通过小灯泡的电流越大,小灯泡的电阻越 (选填“大”或“小”),你认为可能的原因是 ;
③从材料或图像中可知,该小灯泡的额定电流为______A,正常发光时的电阻为_____Ω.
(2)小明还想利用初中的物理实验器材,通过实验来验证上述表格中的每一组数据是否正确,于是他又设计了如图乙所示的电路图,同时找来了实验器材并连接了部分实物电路,其中电源用的是2节新干电池,滑动变阻器的电阻可在0~50Ω内调节.
①请你用笔画线代替导线,按照图乙所示电路图,帮小明将图丙中的实物电路图连接完整;
②闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移到_______端(选填“A”或“B”);闭合开关后,发现电压表的示数为零,电流表有示数,则电路可能出现的故障是_______.
③排除故障后,小明想通过这个实验来验证上述表格中的每一组实验数据的正确性,你认为小明能做到吗?请判断并简要说明理由__________________________.
小明用“伏安法”测量定植电阻Rx的阻值,实验提供的实验器材有:
A.待测电阻Rx(阻值约为200Ω);
B.二节干电池(每节干电池的电压约为1.5V)
C.电压表一个(量程0~3V,0~15V);
D.电流表一个(0~0.6A,0~3A);
E.滑动变阻器R0(规格为100Ω,2A);
F.开关S一个,导线若干,则;
①小明用如图所示的电路来测量待测电阻Rx的阻值,则该电路中电流表所选用的量程 ;对应的分度值为 ;电路中的最大电流约为 A。
②小明同学在实验过程中发现该实验不能较精确地测量出待测电阻Rx的阻值。那么,为了能较精确的测出Rx的阻值,请你只利用提供的部分器材重新设计一种可行的实验方案:
A.在虚线方框内画出你设计的可行实验电路图,要求连接好电路后,电表的位置不移动就能测出待测电阻Rx的阻值(其中,部分已画好)
B.根据所画的电路图,用铅笔线代替导线将实物图连接起来,使之成为符合要求的电路(没有选用的器材就不要连接。其中,部分导线已连好)
C、简述主要的实验步骤:第一步: ;
第二步: 。
D.写出待测电阻的表达式Rx= (用实验步骤和题中的相关字母表示).
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热敏电阻
热敏电阻器是敏感元件的一类,按照温度特性不同分为正温度系数热敏电阻器(PTC)和负温度系数热敏电阻器(NTC)。PTC热敏电阻器在温度越高时电阻值越大,NTC热敏电阻器在温度越高时电阻值越低。
目前普遍使用的热敏电阻器中有陶瓷热敏电阻器和有机材料热敏电阻器。图27甲、乙分别为这两种热敏电阻的阻温曲线图。
热敏电阻常用在过流保护上。室温下电阻较小,而当电路因短路或过载故障而出现过大电流时,热敏电阻由于发热功率增加导致温度上升,当温度超过一定值(转变点)时,电阻瞬间剧增,回路中的电流迅速减小到安全值而起保护作用。当故障排除后,热敏电阻还可正常使用,所以其又经常被人们称为自恢复保险丝。当温度超过转变点温度时,电阻随温度变化更大的更适宜制作自恢复保险丝。
热敏电阻还可用在温度控制及温度补偿上。生活中的电蚊香加热器(如图丙)就是采用图甲所示的陶瓷热敏电阻代替电热丝作为恒温加热器的。它的工作原理如图丁,当把电蚊香片放入后,接上电源即可对其加热驱蚊、灭蚊。航天器在太空工作,当进入地球阴影时温度会急剧降低,航天器上的一些金属电阻元件的阻值会减小,而当太阳直射时温度又会升得很高,它们的阻值会增大。这一问题对于需要精确工作的航天器而言,常常是致命的伤害。为了防止这一现象的发生,可以串联一个热敏电阻对其进行补偿。
(1)图甲中的陶瓷热敏电阻在温度低于170℃时具有_________(选填“PTC”、“NTC”)效应。
图乙中的有机材料热敏电阻属于____________(选填“PTC”、“NTC”)热敏电阻。
(2)航天器在太空工作,需给金属电阻元件串联一个_________(选填“陶瓷”、“有机材料”或“NTC”)热敏电阻对其进行补偿。
(3)在电路正常时,自恢复保险丝消耗的电功率很________。
(4)制作自恢复保险丝适宜选择____________(选填“陶瓷”、“有机材料”或“NTC”)热敏电阻。
(5)当将图丙所示的电蚊香加热器接入电路后,其功率随时间变化的图象最可能的是 。
(1)在“探究影响电阻大小的因素”的实验教学中,李老师先让同学们猜想电阻的大小与什么因素有关,同学们猜想了导体的材料、长度、横截面积、质量和体积.李老师说如果电阻的大小与材料,长度,横截面积有关,那么根据各物理量之间的关系,就很容易排除质量和体积,你认为排除的理由是______________________________________.
(2)某同学利用如图装置进行实验来探究塑料、陶瓷片、铜片的硬度关系,实验时每次让钢钉从管的顶部下落时应该注意____________相同.
同学们是通过观察____________来判断材料的硬度的.
半导体和金属的导电能力随温度的变化特点是不同的.因此,利用它们制成的元件在生活中也各有各的用途.
(1)一个由某半导体材料制成的加热器,通电后,加热器在发热的同时,也在向外界放热.图甲为发热功率P发热和P散热散热功率与温度t之间关系的图象.
由图象可知.加热器工作时的稳定温度为 ℃,当温度稍高于稳定温度时,P发热
P散热(填“>”,“=”或“<”);此时发热功率继续减小,可推知,元件的电阻在继续 .(选填“增大”、“减小”或“不变”)
(2)如图乙是由某金属材料制成的电阻R随摄氏温度t变化的图像,若用该电阻R与电源(电压为3 V)、电流表(量程为0~5 mA)、电阻R’串联起来,连接成如图丙所示的电路.用该电阻R做测温探头,把电流表的刻度改为相应的温度刻度,得到一个简单的“金属电阻温度计”,电流刻度较大处对应的温度刻度较 (选填“高”或“低”);请通过计算说明,若R’=450Ω,则图丁中指针所指处对应的温度数值为 ℃.