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【题目】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。

【答案】(1)① ②A; 保持电阻两端电压不变; ③电阻短路; ④A; ⑤20; (2)10; 0.625; 变化; 温度

【解析】

(1)①根据图甲连接实物电路;
②闭合开关前,要将滑动变阻器滑片移至阻值最大处;探究电流与电阻的关系实验,需要保持电阻两端的电压不变;
③若电流表有示数,说明电路可能短路,电压表示数为零,说明电压表测量的电阻为零,分析故障的位置
④根据控制变量法,研究电流与电阻的关系时,需控制定值电阻的电压相同,当换上大电阻时,根据分压原理确定电压表示数的变化,由串联电路电压的规律结合分压原理确定滑片移动的方向;
⑤探究电流与电阻的关系,应保持电阻两端的电压不变;根据串联电路电压的规律求出变阻器分得的电压,根据分压原理,求出当接入25Ω电阻时变阻器连入电路中的电阻
(2)根据小灯泡额定电压为2.5V时,读出图象中对应的电流数值,利用欧姆定律公式变形可求得小灯泡正常工作时的灯丝电阻,根据P=UI可求灯泡的额定功率;
根据图象由欧姆定律求出在不同电压下的电阻大小,比较数据得出结论;从温度对电阻的影响分析原因。

(1)①根据图甲连接实物,注意电压表与电阻并联,且正进负出,即将电压表的负接线柱连接定值电阻的右端,定值电阻右端再连接滑动变阻器的左上接线柱即可,如下所示:

②闭合开关前,为保护电路,要将滑动变阻器滑片移至阻值最大处,即A端;

为得出普遍性的结论要多次测量,故电路中滑动变阻器除起到保护电路元件安全的作用外,还有改变电阻电压和电流(保证定值电阻两端的电压不变)的作用;

③闭合开关S,无论如何移动滑动变阻器的滑片P,电流表有示数,说明电路不可能是断路,可能是短路,电压表示数为零,说明电压表测量的电阻为零,则与电压表并联的电阻短路了;

④小明先将的电阻接入,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,直到电压表示数为,记下电流表示数;接着在滑动变阻器的滑片位置不变,把R换为的电阻时,电阻变大,电压表示数变大,为保持电压表示数不变,要增大变阻器的电压,故应向A端移动滑动变阻器的滑片P,才能使电压表示数为,同时记下电流表的示数;

研究电流与电阻的关系实验中,应控制电阻两端的电压不变,即电阻两端的电压始终保持2.5V,根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压:

串联时,电压与电阻成正比,变阻器分得的电压为电压表示数的倍,当接入电阻时,变阻器连入电路中的电阻为:,故为了完成整个实验,应该选取最大阻值至少的滑动变阻器

(2)由图象可知,小灯泡额定电压为时,电流为,此时的电阻大小:;小灯泡的额定功率:

由图象知,当电压分别为时,对应的电流大小分别为,根据分别求出对应的电阻大小为,所以画出的图像是弯曲的,即灯泡的电阻是变化的;

由于通常金属电阻随温度的升高而增大,当电压增大时,灯泡的实际功率变大,灯丝的温度逐渐升高,则小灯泡灯丝的电阻随温度的升高逐渐变大。

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1R2的阻值。

2S1S2都闭合时电路消耗的总功率。

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A. 提升物体B时,滑轮组的机械效率是62.5%

B. 提升物体B时,拉力F的功率是62.5 W

C. 提升物体B时,拉力F所做的功是62.5 J

D. 提升物体A时,拉力F的功率是50 W

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(1)小华组装好实验器材后开始实验,请你指出图甲中存在的操作错误是_____

(2)纠正错误操作后,开始计时。第3min温度计的示数如图乙所示,该示数为_____℃,从记录数据的表格可以分析出:水沸腾的特点是温度_____,继续_____

时间/min

0

1

2

3

4

5

6

温度/℃

90

92

94

98

98

98

(3)根据水的沸点可判断当时当地的气压_____(选填“是”或“不是”)1标准大气压。

(4)小华和另一位同学选用的实验装置相同,且同时开始实验,但水开始沸腾的时间不同,他们绘制的沸腾图象如图丙所示,其中水的质量较大的图象为_____(选填“a“”或“b”)。

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A. AY是同一根电线,BZ是同一根电线

B. BZ是同一根电线,CY是同一根电线

C. AY是同一根电线,BX是同一根电线

D. BX是同一根电线,CY是同一根电线

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C. FFρρD. FFρρ

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热水箱容量

2L

额定电压

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400W

保温时的功率

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