实验次数 | 电压表示数U/V | 电流表示数I/A |
1 | 2.0 | 0.17 |
2 | 2.5 | 0.20 |
3 | 3.0 | 0.22 |
分析 (1)滑片P至电阻丝的左端时,变阻器连入电路的阻值为最大值,故需将滑动变阻器的右下接线柱接入电路;
(2)灯泡不亮,根据电压表接在不同两点间电压表示数情况,分析判断;
(3)由表中实验数据求出灯泡额定电压对应的电流,然后由P=UI求出灯泡额定功率;
(4)根据P=$\frac{{U}^{2}}{R}$和P=I2R,并考虑灯泡电阻受到温度的影响分析;
如果灯泡电阻不随温度变化,则灯泡电压为其额定电压一半时的电流等于额定电流的一半,其实际功率等于额定功率的四分之一;实际上灯泡电阻随温度升高而增大,所以灯泡实际电压为额定电压一半时的电流大于额定电流的一半,此时灯泡实际功率大于额定功率的四分之一;如果灯泡电阻不随温度变化而变化,电流等于额定电流一半时,灯泡实际功率等于额定功率的四分之一,实际上灯泡温度越低,灯泡电阻越小,通过灯泡电流为其额定电流一半时,灯泡电阻小于灯泡正常发光时的电阻,则灯泡实际功率小于额定功率的四分之一.
(5)连接电路时开关应该是断开的,滑动变阻器的滑片位于最大阻值处,否则会因为电路中电流过大出现损坏仪器的现象;
(6)要探究电流与电阻的关系,需要改变接入电路的定值电阻的阻值,同时保持两端电压一定;然后根据串联电路分压的特点确定滑片移动的方向;
探究电流与电阻的关系,应控制电阻两端电压保持不变;如果定值电阻阻值太大,定值电阻分压太大,把滑动变阻器阻值全部接入电路后,定值电阻两端电压仍会大于电阻两端应保持的电压,无法进行实验;应用串联电路特点与欧姆定律可以求出定值电阻的最大阻值.
解答 解:(1)变阻器应串联接入电路,因为滑片P至左端时,变阻器连入电路的阻值最大,所以将电源正极与滑动变变阻器的右下接线柱相连,如图所示:
;
(2)观察到灯泡L不发光,电压表示数为零,有可能是灯泡短路或断路造成的,发现AB=UAC=0,UAD>0,说明从D点、灯丝、电流表、滑动变阻器到电压的正负极是通路,所以是CD之间发生了断路;
(3)由表中实验数据可知,灯泡额定电压2.5V对应的电流为0.20A,灯泡额定功率P=UI=2.5V×0.20A=0.5W;
(4)因为P=$\frac{{U}^{2}}{R}$,
所以灯泡实际电压为其额定电压一半时,它的实际功率P1>$\frac{1}{4}$P额;
因为P=I2R
所以实际电流等于额定电流一半时,实际功率P2<$\frac{1}{4}$P额,
故P1>P2;
(5)连接电路时,开关应该是断开的,连接完最后一根导线后发现电压表指针偏转超出量程的一半,造成上述现象的原因可能是:①连接电路时开关没有断开;②开关闭合前滑片未置于最大阻值处;
(6)定值电阻R的阻值由5Ω更换为10Ω时,根据串联电路分压的特点可知,定值电阻两端电压变大,因此需增大滑动变阻器两端电压,即增大滑动变阻器接入电路的阻值,故将滑片向左移动,直到电压表的示数为2V;
电阻两端电压为2V,滑动变阻器两端电压为3V-2V=1V,
当接入电路的阻值太大时,滑动变阻器分压仍小于1V,无法继续进行实验;
当滑动变阻器阻值全部接入电路时,
电路电流I=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{滑最大}}$=$\frac{1V}{10Ω}$=0.1A,
此时接入电路的定值电阻阻值最大,
由I=$\frac{U}{R}$得,R=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{2V}{0.1A}$=20Ω.
故答案为:(1)见上图;(2)CD之间断路;(3)0.5;(4)大于;(5)①连接电路时开关没有断开;②开关闭合前滑片未置于最大阻值处;
(6)左;20.
点评 本题考查了实物图的连接、滑动变阻器的使用、欧姆定律的应用、电功率计算,串联电路的特点等知识掌握情况;要明确:探究电流与电阻的关系,应控制电阻两端的电压不变;应用串联电路特点与欧姆定律可以求出电阻.
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次数 | 1 | 2 | 3 |
U/V | 2 | 2.5 | 3 |
I/A | 0.4 | 0.42 | |
亮度 | 暗→亮 |
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