小洋和同学们通过暑期的勤工俭学为残疾人老王买了一辆电动轮椅。为了帮助老王正确使用,小洋研究了说明书,电动轮椅的原理简图如图所示。他了解到,操纵杆可操纵双刀双掷开关 以及滑动变阻器 的滑片 .前推操纵杆时轮椅慢慢前进,继续前推操纵杆时轮椅快速前进;后拉操纵杆时轮椅慢慢后退。蓄电池的电压 (保持不变), 为定值电阻。
(1)原理图中双刀双掷开关 中间的连接物(深色部分)为 (选填“导体”或“绝缘体” ;
(2)从原理图和以上描述可知,当开关接到 、 两个接线柱时,轮椅前进。若轮椅以 的速度匀速前进了 ,此过程中轮椅受到的平均阻力为 ,电池的输出功率为 ,求此过程中轮椅工作的效率;
(3)当轮椅后退时电动机的功率是 ,此时电流表示数为 ,求 的阻值。
如图所示的电路中,电阻 ,闭合开关 后,移动滑动变阻器 的滑片处于某一位置时,电压表的示数为 ,电流表的示数为 .求:
(1)此时滑动变阻器 接入电路的阻值;
(2)此时滑动变阻器 消耗的电功率;
(3)电源电压。
小明和同学们探究“电流与电阻的关系”的实验:
(1)小明选择了如下器材:电源(电压恒为 、滑动变阻器“ “、电流表、电压表、开关、定值电阻 、 、 、 的各一个)、导线若干。
①小明在检查实验仪器时,发现电流表的指针偏向“0”刻度线的左侧,小明应 ;
②请用笔画线代替导线帮助小明完成图甲电路的连接;
③开关闭合前,小明应将滑动变阻器的滑片置于 (选填“ ”或“ “) 端;闭合开关后,发现电流表有示数,电压表示数为零。经检查,电流表、电压表正常且连接完好,则电路存在的故障可能是 。
④排除故障后,小明先将 电阻接入电路,调节滑动变阻器滑片使电阻两端的电压为 ,再将 电阻换成 电阻后,小明接下来的操作是 ;当把 的电阻换成 的电阻后,无论怎样调节滑动变阻器滑片都无法使电压表示数达到控制值,说明 。
⑤更换器材后重新实验,小明得出的结论是:当电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成 比。
(2)上述实验结束后,小明和同学们想要测量额定电流为 小灯泡的额定功率,却发现电压表已经损坏,
于是他们利用“ ”的滑动变阻器以及原有器材,又设计了如图乙所示电路,测量过程如下:
① (填开关通断情况),移动滑动变阻器的滑片,当电流表的示数为 时,小灯泡正常发光;
②保持滑动变阻器的滑片位置不动, (填开关通断情况),记下电流表的示数为 ;
③则小灯泡的额定电功率为 。
小久利用电压恒为 的电源,额定电压为 的小灯泡, 、 、 、 、 的定值电阻,铭牌上标有“ ”的滑动变阻器,电压表电流表,开关,导线完成了下列电学实验。
(1)探究电流与电阻关系。
①他设计的电路图如图甲所示,闭合开关前,滑动变阻器的滑片应调到最 (填“左”或“右”)端。他将 的定值电阻接入电路中,调节滑动变阻器的滑片,使定值电阻两端电压为 读出电流表示数。保持滑动变阻器的滑片位置不变,把 的定值电阻换成 的定值电阻,为了使电压表的示数保持不变,应将滑动变阻器的滑片向 (填“左”或“右”)端移动。
②他将定值电阻分别单独接入电路中,保持定值电阻两端电压为 ,最多可以完成 次实验。通过实验可得出结论:电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成 。
(2)测量小灯泡额定功率。
①小久设计了如图乙所示的电路。闭合开关,观察到小灯泡不发光,电流表无示数,则电压表示数为 。
②小久检查电路时,发现所连接电路存在一处错误。请你在错误的导线上画“ ”,用笔画线代替导线,画出正确的连线。
③排除故障后闭合开关,移动滑动变阻器的滑片。当电压表示数为 时,电流表的示数如图丙所示,则电流表示数为 ,小灯泡的额定功率为 。
(3)小久找来额定电压为 的小灯泡和开关,利用上述实验用过的电压为 的电源和“ ”的滑动变阻器,设计了如图丁所示的电路,测出了额定电压为 小灯泡的额定功率。请帮他将实验过程补充完整:
①闭合开关 、 、 ,调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数为 时,小灯泡正常发光。
②闭合开关 、 ,断开 ,保持滑片位置不变,读出电压表示数为 。
③ (填所有开关的闭合或断开状态),读出电压表的示数为 。
④小灯泡的额定功率 .
小明用图甲所示的电路测量额定电压为 的小灯泡的额定功率。
(1)请你用笔画线代替导线,帮小明把图甲电路连接完整,要求滑动变阻器的滑片向左滑动时灯泡变亮。
(2)正确连接电路后,闭合开关,小灯泡不发光,电流表无示数,电压表示数约等于电源电压,则故障原因可能是 。
(3)故障排除后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为 .此时电流表的示数如图乙所示,则通过小灯泡的电流是 ,小灯泡的额定功率是 。
(4)完成实验后,小明又设计了如图丙所示的电路图,只用电压表就测量出额定电压为 的小灯泡的额定功率。已知电源电压恒为 ,定值电阻的阻值为 .请将实验步骤补充完整。
① (填三个开关闭合与断开情况),调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数为 ,小灯泡正常发光。
②保持滑动变阻器滑片位置不动, (填三个开关闭合与断开情况),记录电压表示数为 。
③小灯泡额定功率的表达式 (用已知量和所测物理量符号表示)。
测量小灯泡的额定功率
(1)如图1甲所示是测量额定电压为 小灯泡的额定功率的实验电路。检查发现电路中有一根导线连接错误,此时若闭合开关,电流表的指针将 (填“正常偏转”或“几乎不动”),请你在错误的导线上画“Ⅹ”,并用笔画线代替导线,将电路连接正确。
(2)正确连接电路后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为 ,小灯泡正常发光,此时电流表的示数如图1乙所示,电流值为 ,则小灯泡的额定功率 。
(3)实验后,小明又想测量一个额定电压为 阻值约为 的小灯泡的额定功率,但发现电流表和电压表的大量程均已损坏,于是找来一个阻值为 的定值电阻,设计了如图1丙所示的实验电路,其中电源电压恒为 请完成下面的实验步骤:
①在图2所示的三个选项中,选出能对应填入虚线框内合理的元件组合 。
②正确选择元件并连接电路后,闭合开关 调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为 ,小灯泡正常发光,此时电流表的示数为 ,则小灯泡的额定功率为 。
小明在实验室探究电学实验,有如下器材:电压表、电流表、滑动变阻器、开关、电源(电压恒为4.5V)、定值电阻R(分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω)、小灯泡(额定电压为2.5V)、导线若干。
(1)在探究“电流与电阻的关系”实验中:
①小明设计了如图甲所示电路,请你帮他将图乙所示的实物图连接完整。
②闭合开关前,要将滑动变阻器滑片移至 (选填“A”或“B“)端;电路中滑动变阻器起到保护电路和 的作用。
③闭合开关,发现无论如何移动滑动变阻器的滑片,电流表有示数,电压表示数为零,此时电路出现的故障可能是 。
④小明排除故障后继续实验,先将5Ω的电阻接入电路,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,直到电压表示数为2.5V,记下电流表示数;断开开关,把5欧电阻换为10欧的电阻,再闭合开关,应向 (选填“A”或“B“)端移动滑动变阻器的滑片,才能使电压表示数仍为2.5V,同时再记下电流表的示数。
⑤为确保所给的5个定值电阻接入电路后都能正常进行实验,那么,应该选取最大阻值不小于 Ω的滑动变阻器。
(2)完成以上实验后,小明将定值电阻换成小灯泡,想要测量它的额定电功率。在不损坏小灯泡的情况下,移动滑动变阻器的滑片,记录多组小灯泡两端的电压值及对应的电流值,根据这些数据绘制出了小灯泡的“I﹣﹣U”关系图象(如图丙所示)。分析图象可知,小灯泡正常工作时灯丝电阻为 Ω,小灯泡的额定功率是 W.从图象还可以看出,小灯泡灯丝的电阻是 (选填“变化或“不变”)的,造成这一现象的原因是灯丝电阻随 升高而增大。
在“测定小灯泡电功率”的实验中,小灯泡额定电压为2.5V。
(1)图甲中有一根导线连接错误,请在错误的导线上画“×”,并在图中改正(导线不许交叉)。
(2)正确连接电路后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,发现小灯泡始终不亮。两电表无示数。为判断故障、将电压表与滑动变阻器并联,电压表有示数,则电路发生故障的原因是 。
(3)排除故障后闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P到某一点,电压表示数如图乙所示为 V。
(4)根据实验记录绘制Ⅰ﹣U图象如图丙所示,根据图象信息,计算小灯泡的额定功率是 W。
(5)完成上述实验后,小敏设计了如图丁所示的电路,测出了额定电流为I额的小灯泡的额定功率。实验方案如下:(电源电压不变,滑动变阻器R1的最大阻值为R1)
①按电路图连接电路。
②闭合开关 ,移动R1滑片,使电流表的示数为I额灯泡正常发光。
③闭合开关 ,保持R1滑片位置不动,移动R2滑片,使电流表的示数为I额。
④保持 滑片位置不动,将另一个滑动变阻器滑片移到最左端,电流表的示数为I1,再将此滑动变阻器的滑片移到最右端,电流表的示数为I2。
⑤小灯泡额定功率的表达式为P额= 。(用I额、I1、I2、R1表示)
小明选用如下器材:5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω、30Ω的定值电阻、最大阻值为30Ω的滑动变阻器、学生电源、电流表、电压表、开关导线若干,进行探究。
(1)探究“电流与电阻的关系”,电源电压为6V,控制电压为2.5V。
①请你帮助小明按照图甲所示电路,用笔画代替导线把图乙中的实物电路连接完整。要求:当滑动变阻器的滑片向左移动时,电流表的指针偏转角度变大
②电路连接正确后,小明用开关试触,发现电压表指针偏转角度很大,电流表无示数,该现象产生的原因是定值电阻发生 (填“断路”或“短路”);
③排除故障后,把5Ω的电阻接入电路,使其两端的电压为2.5V并记下对应的电流值。当把5Ω换为10Ω的电阻后,使其两端的电压恢复到2.5V,此时滑动变阻器连入的阻值,跟原来的相比 (填“变大”或“变小”);
④当小明把25Ω的电阻接入电路中时,发现无论怎样调节滑动变阻器的滑片都不能使电阻两端电压达到2.5V.电阻两端控制电压2.5V不变,为保证六个电阻单独接入电路中完成实验,应该调节电源使其电压不超过 V
⑤由数据得出:当电压一定时,电流与电阻成 。
(2)测量小灯泡的额定功率。小明又把定值电阻换成额定电压为3.8V的小灯泡,并把电压表的量程换成0~15V.调节滑动变阻器的滑片使电压表的示数为3.8V,此时电流表的示数如图丙所示,其示数为 A,则小灯泡正常发光时的电阻为 Ω。
通过大量的实验数据。小明绘制了小灯泡的电流与电压关系图象。由图丁可得出,当灯泡的实际功率变大时,其电阻会 (填“变大”“变小”或“不变”)
(3)完成上面实验后,小明想测量额定电压为U额的小灯泡的额定功率,设计了如图戊所示的电路,已知电源电压为U,定值电阻的阻值为R0.请帮小明将实验步骤补充完整:
①只闭合开关S、S1,移动滑动变阻器的滑片,使电流表示数为 ,小灯泡正常发光;
②只闭合开关S、S2,使滑动变阻器的滑片 (填“向左移”“保持不动”或“向右移”),读出电流表的示数为I;
③小灯泡的额定功率表达式为P额= (用字母表示)。
下面是小溪所做的电学实验:
(一)探究电流与电阻的关系。
(1)小溪用5Ω、10Ω、15Ω和20Ω四个电阻、电压恒为4.5V的电源、“20Ω 1A”的滑动变阻器等器材连接成部分实验电路,实验过程中控制电阻两端的电压2V不变。请用笔画线代替导线把电路补充完整。
(2)正确连接电路后开始实验。小溪发现换上 Ω的电阻后,移动滑片,电压表示数始终不能达到需要控制的电压值,不能完成实验。为了使四个电阻单独接入电路都能完成实验,他应该适当 (填“增大”或“减小”)控制的电压值。通过实验数据可以得出的结论是: 一定时,导体中电流与电阻成 。
(二)测量小灯泡的额定功率。
(1)小溪按乙图连接电路,测量标有“3.8V”的小灯泡的额定功率,她使用了电压表的小量程,调节变阻器滑片,使电压表示数为2V,读出此时电流表的示数为0.2A,求出小灯泡的电阻为 Ω,并利用公式 求出了小灯泡的额定功率。然后她又换用电压表的大量程,调节变阻器滑片,使电压表示数为3.8V时,电流表示数如图丙所示为 A,小灯泡的额定功率为 W.小溪发现两次得到的额定功率值有较大差异,根本原因是 。
(2)小溪又设计了一个方案测量额定电压为3V的小灯泡的额定功率。电路如图丁所示(电源电压为6V,滑动变阻器规格为“20Ω 1A”)。请把下面的实验步骤补充完整。
①只闭合开关S和S2,调节变阻器的滑片,使电压表V2的示数为 V,此时小灯泡正常发光;
②只闭合开关 ,保持滑片P的位置不动,此时V1的示数为1V,V2的示数为2V;
③该灯泡的额定功率P额= W。
王同学想测量额定电压是2.5V的小灯泡的额定功率,他使用了三节新干电池、“20Ω1A”的滑动变阻器、电压表、电流表、开关和若干导线,连接了如图甲所示的电路。
(1)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应该滑动到最 (选填“左”或“右”)端,这样做的目的是 。
(2)他闭合开关后,又立即断开了开关,否则会损坏 (选填“灯泡”、“电流表”或“电压表”)
(3)他检查电路,发现一处连接错误,只改变了一根导线的连接就将电路修改正确,请你在错误的导线上打“×”,并补画上正确的连线。
(4)实验中,他调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数从1.5V变化到3V,画出了如图乙所示的图象,由于灯丝的电阻随温度的升高而可以判断图象的横坐标为 (选填“电压”或“电流”)。
(5)当电压表示数为2.5V时,电流表的示数如图丙所示,则小灯泡的额定功率是 。
(6)取下小灯泡,将阻值为5Ω、10Ω、15Ω的三个定值电阻分别接入电路中原小灯泡位置,可利用该电路探究“电压一定时,电流与电阻的关系”。控制电压一定时,不可以选取的电压值是
A.1.5V B.2V C.2.5V D.3V
小红在“测定小灯泡的电功率”的实验中,选择了额定电压为2.5V的小灯泡,电源电压保持6V不变,滑动变阻器规格为“40Ω 1A”,连接电路如图甲所示。
(1)小红所连接电路存在一处错误,请你在错误的导线上面“x”,用笔画线代替导线,画出正确的连线。
(2)正确连接电路后闭合开关,发现电流表有示数,电压表无示数,则电路中存在的故障可能是 (选填“灯泡”或“电压表”)断路。
(3)排除故障后,闭合开关,移动滑片,当电压表示数为2V时,电流表的示数如图乙所示,此时电流表的示数为 A,小灯泡的功率为 W。
(4)若使小灯泡正常发光,应将滑片向 (选填“左”或“右”)移动至电压表示数为 V。
(5)小红想要继续探究“电流与电阻的关系”,只将小灯泡换成阻值不同的定值电阻,实验时控制定值电阻两端的电压保持2V不变,则更换的定值电阻的阻值不能大于 Ω。
(6)老师又拿来一个额定电流为Im的小灯泡,来测量小灯泡的额定功率。设计了如图丙所示电路,电源电压未知、电阻的阻值为R0.请你将实验步骤补充完整。
①只闭合开关 (选填“S1”或“S2”),将滑动变阻器的滑片移至最左端,读出电压表V1的示数为U1;
②只闭合开关 (选填“S1”或“S2”),再次调节滑片,直到电压表V2的示数为 ,此时小灯泡正常发光,电压表V1的示数为U2;
③小灯泡额定功率的表达式是P额= 。
在测量标有“3.8V”字样的小灯泡的额定功率实验中,器材有电压为6V的电源,小灯泡(电阻约为10Ω)、电压表(0~3V,0~15V)、电流表(0~0.6A,0~3A)、滑动变阻器R1“5Ω 1A”、滑动变阻器R2“10Ω 1A”、开关各一个,导线若干。
(1)如图甲所示的电路中有一条导线连接错误,请在错误的导线上打“×”,并画出改正后的导线。
(2)为了完成实验,应该选择的滑动变阻器是 (填“R1”或“R2”)。
(3)电路连接正确后,闭合开关,滑片位于某一位置时,电压表示数为3V.为了测量小灯泡的额定功率,应将滑片向 (填“左”或“右”)移动。
(4)当小灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,则电流表的示数为 A,小灯泡的额定功率为 W,实验得出的结论:小灯泡的实际功率 ,小灯泡越亮。
(5)实验时发现通过小灯泡的电流与它两端的电压不成正比,是因为灯丝电阻与 有关。
(6)实验中若电压表的“0~15V”量程损坏, (填“能”或“不能”)测小灯泡额定功率。
琳琳小组在做“测量小灯泡电功率”的实验,实验前他们观察到小灯泡上标有“2.5V”字样。
(1)在电路连接完成后,闭合开关前,同组同学检查电路,发现她有一根导线连接错误,请你在连接错误的导线上打“×”,并在图中正确连线。
(2)正确连接电路后,闭合开关,在移动滑动变阻器滑片的过程中,发现小灯泡始终不发光,电压表有示数,电流表无示数,其原因可能是 (选填符号)。
A.灯泡断路 B.灯泡短路
C.滑动变阻器断路 D.滑动变阻器短路
(3)故障排除后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片在某一位置时,电流表、电压表的示数如图乙所示,则此时通过小灯泡的电流是 A;小灯泡两端的电压是 V;若使小灯泡正常发光,则应调节滑动变阻器使电压表的示数为 V。
(4)实验结束,琳琳小组根据实验数据绘制了如图丙所示的图象,则小灯泡正常发光时的电阻大约是 Ω(保留一位小数)。
在“测量小灯泡的电功率”实验中,电源电压恒为6V,小灯泡的额定电压为2.5V。
(1)小明按甲电路图连接对应的电路如图乙所示。闭合开关前,小明发现他连接的电路有错误,只要改接一根导线就可以。请在这根接错的导线上打“×”,在图乙中用笔画线代替导线画出正确的连接。
(2)错误改正后,闭合开关调节滑片P至某一位置时,电压表示数2V;为测量小灯泡的额定功率,应将滑片P向 (填“左”或“右”)移动,使电压表示数为 V,此时电流表示数如图丙为 A,则小灯泡的额定功率为 W。
(3)实验完成后,小明又想利用电源(电压未知)、阻值为R0的定值电阻、电压表一个、开关三个、导线若干,测出未知定值电阻R1的阻值。小明经过思考,设计出实验电路图(如图丁所示),实验步骤如下:(请将空白处补全)
①闭合开关S,S1和S2,读出电压表示数为U1;
② ,读出电压表示数为U2;
③未知定值电阻表达式R1= 。