【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;
⑤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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【题目】如图所示电路,电源电压不变,R1的阻值为40Ω.只闭合开关S1时,电流表的示数为0.2A;S1、S2都闭合时,电流表的示数为0.6A.求:
(1)R2的阻值。
(2)S1、S2都闭合时电路消耗的总功率。
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【题目】工人用如图所示滑轮组将矿井中的物体A和物体B先后以同样的速度匀速提升上来。物体A的重力为150 N,物体B的重力为75 N,提升物体A时,滑轮组的机械效率为75%。若用此滑轮组提升物体B时,在10 s内物体B上升5 m,(不计绳重和摩擦)下列描述正确的是
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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【题目】如图所示,两个相同的玻璃瓶,橡皮塞上插进一根两端开口的细玻璃管,使橡皮塞塞住瓶口,其中甲瓶内装满水,乙瓶没有装满,玻璃管内水面距瓶底20cm,则甲瓶底部受到水的压强为_____Pa;要探究大气压随高度的变化,应选用的是_____(填“甲”或“乙”)装置,当该装置随电梯从一楼上升到二十楼,管内的液面会_____(选填“上升”或“下降”)。(g取10N/kg;ρ水=1.0×103kg/m3)
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【题目】在探究“水沸腾时温度变化的特点”实验时:
(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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【题目】高层建筑的墙体中有三根绞在一起的电线,可以用如图乙所示的“测量仪”把它们区分开。小华将A、B连在一起时,小明将“测量仪”连接在X、Z两端,灯泡发光;小华将B、C连在一起时,小明将“测量仪”连在X、Y两端,灯泡发光。则( )
A. A和Y是同一根电线,B和Z是同一根电线
B. B和Z是同一根电线,C和Y是同一根电线
C. A和Y是同一根电线,B和X是同一根电线
D. B和X是同一根电线,C和Y是同一根电线
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【题目】如图所示,两个相同的柱形容器中分别盛有两种不同的液体。并置于水平桌面上,现将相同的小球分别放入容器中,当小球静止时所处的位置如图所示,两小球受到的浮力分别为F甲、F乙,则下列判断正确的是
A. F甲<F乙ρ甲<ρ乙B. F甲=F乙ρ甲<ρ乙
C. F甲=F乙ρ甲>ρ乙D. F甲>F乙ρ甲>ρ乙
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【题目】某品牌电热饮水机有加热和保温两种工作状态(由机内温控开关S0自动控制),从说明书上收集到如下数据及如图甲所示的电路原理图。若把这台电热饮水机单独接入如图乙所示的电能表所在的电路工作,当温控开关S0断开时,饮水机处于________状态(选填“加热”或“保温”),R2的阻值为_______Ω;若同时闭合S和S0后工作6min,这段时间内电能表的转盘转过_______转。
热水箱容量 | 2L |
额定电压 | 220V |
加热时的功率 | 400W |
保温时的功率 | 40W |
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【题目】很多游乐场都有“高空旋转秋千”,如图所示,有两个座椅A、B,质量相等,通过相同长度的缆绳悬挂在旋转圆盘上,不考虑空气阻力的影响,当旋转圆盘绕竖直的中心轴匀速运动时,两个座椅A、B高度相同。下列说法不正确的是
A. 座椅A相对座椅B静止
B. 座椅A、B受到平衡力的作用
C. 座椅A、B的势能相同
D. 座椅A、B的机械能相同
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