【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】某同学利用身边的物品做实验,他通过吹气改变空气流速,其中不能揭示“流体压强与流速关系”的是
A. 两张纸靠近 B.
纸条被吹起
C. 两个乒乓球靠近 D.
乒乓球不下落
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【题目】小明家中一周前、后电能表示数如图所示,小明家所在地区每度电的电费是0.5元,则本周小明家应付电费____元。1度电可使一盏“220V 20W”的灯正常工作____h;这盏灯正常工作10h,电能表的铝盘转____转。
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【题目】如图所示是有关电和磁的两个重要的科学探究实验,下列说法正确的是( )
A. 甲图中开关S闭合后,轻质导体棒ab会运动
B. 甲图实验探究的是发电机的工作原理
C. 乙图中导体棒cd切割磁感线运动时,灵敏电流计的指针会发生偏转
D. 乙图实验说明电能可以转化为机械能
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【题目】如图所示,物体重为20N,某人在5s内用4N的拉力匀速地将该物体在水平方向移动了1m,则绳子自由端移动的速度为_____m/s,拉力做功为_____J,此物体受到的摩擦力为_____N.(不计滑轮重、绳重、滑轮与轴及滑轮与绳之间的摩擦)
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【题目】电磁铁通电后,小磁针静止在如图所示位置,当滑动变阻器的滑片向左滑动时,电磁铁的磁性增强。请在图中用笔画线代替导线,把元件连接起来(连线不要交叉),并标出电磁铁的N极。
(___)
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【题目】如图所示,用方向始终垂直于杠杆的动力F将重物从A位置缓慢提升到B位置,在提升重物的过程中,动力F的大小变化情况是_____;该杠杆属于_____(选填“省力”、“费力”或“等臂”)杠杆。
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【题目】两个标有“5Ω 1A“和“10Ω 0.6A”的定值电阻,将它们串联起来使用时等效电阻为_____Ω,电源电压最多为_____V;若将它们并联时干路电流最大是_____A。
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【题目】重为2N、底面积为100cm2的薄壁圆柱形容器,盛水后放在水平桌面上。将体积分别为200cm3的木球和25cm3的塑料球用轻质细绳相连放入水中,静止时木球露出水面的体积为它自身体积的,此时容器中水的深度为20cm,如图甲所示;当把细绳剪断后,静止时木球露出水面的体积是它自身体积的
,塑料球沉到容器底,如图乙所示。
(1)图甲中,水对容器底的压强是多少?
(2)图乙中,容器底对塑料球的支持力是多少?
(3)图乙中,容器对水平桌面的压强是多少?
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