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1、
微專題六 伏安法實驗
(分值:50分 建議時間:60分鐘)
【專題概述】
伏安法實驗是遼寧各地市必考實驗,主要的考查內(nèi)容有:探究歐姆定律、測量未知電阻(小燈泡)的電阻、測量小燈泡的電功率.考查的重點有:連接或設計實驗電路、連接實物圖、表格數(shù)據(jù)和結(jié)果的分析及評估、電表的讀數(shù)和結(jié)果的計算、實驗操作(滑動變阻器、多次測量)的分析、電路故障分析、設計實驗等.
類型一 探究電流與電壓、電阻的關(guān)系
1. (6分)(2017河南)在“探究電流與電阻的關(guān)系”的實驗中,小強選用了4 Ω、8 Ω、10 Ω、20 Ω四個定值電阻,電源電壓恒為3 V.
(1)請按圖甲所示的電路圖,將實驗圖乙連接完
2、整.
答圖:
(2)閉合開關(guān)試觸時,發(fā)現(xiàn)電流表無示數(shù),移動滑動變阻器的滑片,電壓表示數(shù)始終接近電源電壓,造成這一現(xiàn)象的原因可能是_定值電阻斷路_.
(3)排除電路故障后,閉合開關(guān),移動滑片,當選用4 Ω的電阻時,電流表示數(shù)如圖丙所示,記為_0.5_A;以后每更換一個阻值更大的電阻后,閉合開關(guān),應將滑動變阻器的滑片向_B_(選填“A”或“B”)端移動,使電壓表的示數(shù)_保持不變_.同時記下對應的電流值.
(4)根據(jù)實驗數(shù)據(jù),小強作出了如圖丁所示的I-R圖像,由于此圖線為曲線,小強認為不便直觀判斷I與R的定量關(guān)系,于是對圖像中的坐標進行了巧妙變換,從而直觀判斷出了I與R的關(guān)系.
3、你認為小強的改進方法是:_作出I-圖像_.(導學號 59824175)
2. (6分)(2017玉林崇左)如圖所示,在“探究通過導體的電流與導體兩端的電壓的關(guān)系”實驗中,某小組選用兩節(jié)新干電池為電源,規(guī)格為“20 Ω
1 A”的滑動變阻器等器材進行實驗:
(1)請根據(jù)圖甲的實驗圖將圖乙的電路圖補充完整:
答圖:
(2)連接電路時開關(guān)應該_斷開_.閉合開關(guān),發(fā)現(xiàn)電壓表無示數(shù),電流表有示數(shù)但沒超出量程,則產(chǎn)生故障的原因可能是導體電阻_短路_(選填“斷路”或“短路”);
(3)排除故障后,閉合開關(guān).移動滑動變阻器的滑片,若電流表的示數(shù)如圖丙所示,其讀數(shù)為_0.3_A;
(4)改
4、變滑動變阻器滑片的位置,測得多組對應的電壓、電流值.如下表所示.由測得數(shù)據(jù)可知,當電阻一定時,導體中的電流與電壓成正比.導體電阻為_5.0_Ω(結(jié)果保留一位小數(shù));
實驗次數(shù)
1
2
3
4
5
6
電壓U/V
0.6
1.0
1.5
2.0
2.4
2.8
電流I/A
0.12
0.20
0.32
0.38
0.48
0.56
(5)進行實驗時,該小組發(fā)現(xiàn),調(diào)節(jié)滑動變阻器無法使電壓表示數(shù)為0.5 V,為了解決這個問題,可采取的方法是_減小電源電壓、串聯(lián)一個電阻或換用阻值更大的滑動變阻器等_(寫出一種即可).
(導學號59824176)
類型
5、二 測電阻實驗
3. (7分)(2016聊城)在“伏安法測電阻”的實驗中,小明同學連接了如圖甲所示的電路(電路元件完好,接線柱接線牢固).
(1)在未檢查電路連接是否正確的情況下,閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片,電流表的示數(shù)將_發(fā)生變化_,電壓表的示數(shù)將_保持不變_.(均選填“發(fā)生變化”或“保持不變”)
(2)檢查電路,發(fā)現(xiàn)有一處連接錯誤,請指出連接錯誤的導線是_d_(選填“a”“b”“c”或“d”).
(3)糾正錯誤后,閉合開關(guān),測得幾組數(shù)據(jù)如下表.
實驗次數(shù)
1
2
3
電壓U/V
1.5
2.1
2.8
電流I/A
0.10
0.14
電阻R/Ω
6、
15.0
第3次實驗時電流表示數(shù)如圖乙所示,電流表的示數(shù)為_0.18_A.第2次實驗后,算出的電阻值是_15.0_Ω,第3次實驗后,算出的電阻值是_15.6_Ω,待測電阻值為_15.2_Ω.
(導學號59824177)
4. (8分)(2017來賓)在做“測量小燈泡的電阻”的實驗時,小明選用了電壓為6 V的電源,額定電壓為3.8 V的小燈泡和其他合適的器材,并連接了部分實驗電路,如圖所示.
答圖:
(1)為了完成實驗,請你幫他用筆畫線代替導線將電路連接完整(要求導線不能交叉,滑動變阻器的滑片向右移動時電流表示數(shù)變小);
(2)電路連接好后,在閉合開關(guān)前,應將滑動變阻器的
7、滑片P移到_B_(選填“A”或“B”)端;
(3)在閉合開關(guān),移動滑動變阻器的滑片時,燈絲突然燒斷,此時電壓表的示數(shù)_變大_(選填“變大”“變小”或“不變”).
(4)換相同規(guī)格的燈泡,重新實驗并記錄數(shù)據(jù)如下表:
電壓/V
2.0
2.5
2.8
3.0
3.2
3.5
電流/A
0.40
0.48
0.53
0.56
0.58
0.61
電阻/Ω
5.0
5.2
5.3
5.4
5.5
5.7
平均電阻/Ω
5.4
根據(jù)實驗數(shù)據(jù),小明確定平均電阻就是小燈泡的電阻,你認為這種做法合理嗎?_不合理_(選填“合理”或“不合
8、理”),你的理由是_燈絲的電阻跟溫度有關(guān)(其他表述合理均可以給分)_;
(5)小明還想利用現(xiàn)有的實驗器材測量小燈泡的額定功率,但此時電壓表0~15 V量程突然損壞,而0~3 V量程完好.請你在不增減器材的情況下,幫他設計測量小燈泡額定功率的實驗.要求寫出必要的實驗步驟,用字母(或數(shù)值)記錄所測得的物理量并寫出小燈泡額定功率的表達式.
實驗步驟:_①改用電壓表0~3_V的量程,并接在滑動變阻器的兩端;②調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片,使電壓表的示數(shù)為2.2_V(或U),此時小燈泡恰好正常發(fā)光,記下電流表的示數(shù)為I._
小燈泡額定功率的表達式:_P=3.8_V·I或P=(6_V-U)I_.
5. (
9、4分)(2017廣元)小琳想知道一只標有“220 V 40 W”白熾燈不發(fā)光時的燈絲電阻有多大,她設計了圖甲所示電路原理圖,并找來器材動手實驗.
(1)按照如圖甲所示連接電路,檢查無誤后閉合開關(guān)S,調(diào)節(jié)滑動變阻器R,電壓表和電流表的示數(shù)分別如圖乙、丙所示,此時燈絲電阻為_24_Ω.
(2)小琳設想如果沒有電壓表,能否再找一只電流表和一個定值電阻來代替電壓表,于是她設計了如圖丁所示電路原理圖(R0為阻值已知的定值電阻),連接電路并檢查無誤后閉合開關(guān)S,調(diào)節(jié)滑動變阻器R,當電流表、示數(shù)分別為I1、I2時,燈絲電阻RL=__(用R0、I1、I2表示測量結(jié)果).
(3)小琳用公式R=計算出燈
10、泡正常發(fā)光時的電阻為1 210 Ω,比(1)中測量的電阻大得多,請你幫助小琳給出合理解釋:_正常發(fā)光燈絲溫度比不發(fā)光時高得多,燈絲溫度越高電阻越大_.
(4)小琳根據(jù)圖乙和丙的示數(shù),計算了此時燈泡實際消耗的電功率與燈泡額定功率相差_34_W.
類型三 測量小燈泡的電功率實驗
6. (6分)(2017哈爾濱)某小組研究小燈泡電功率,小燈泡額定電壓為2.5 V,電源電壓恒定不變,有規(guī)格為“10 Ω 2 A”和“20 Ω 2 A”的滑動變阻器各一個.
(1)如圖甲所示,選用“10 Ω 2 A”規(guī)格的滑動變阻器進行實驗.連接電路時,需將滑動變阻器的滑片P置于_A_(選填“A”或“B”)端,
11、其目的是_保護電路_.
(2)接著用開關(guān)迅速試觸,燈泡發(fā)光,電壓表示數(shù)如圖乙,此時燈泡兩端電壓為_2.8_V.為了使燈泡正常發(fā)光,接下來的操作是:_斷開開關(guān),用“20_Ω__2_A”替換“10_Ω__2_Α”的滑動變阻器,并調(diào)節(jié)滑片P到接入電路的阻值最大處;閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑片P,直至觀察到電壓表示數(shù)為2.5_V_.
(3)實驗中收集信息如下表:
次
數(shù)
電壓表
示數(shù)/V
電流表
示數(shù)/A
電功
率/W
燈泡
亮度
1
2.5
0.30
較亮
2
3
0.32
0.96
很亮
3
2
0.26
0.52
稍亮
分析表格中信息可得:
12、①小燈泡額定功率為_0.75_W;
②在電路安全范圍內(nèi),小燈泡兩端實際電壓越大,消耗的電功率_越大_,燈泡越亮.(導學號59824178)
7. (7分)小華要測量額定電壓為2.5 V的小燈泡的額定功率.
(1)請你用筆畫線代替導線,把如圖甲所示的實物電路連接好.(要求閉合開關(guān)后,滑動變阻器滑片向左滑動時燈泡變暗)
答圖:
(2)連接好電路后,閉合開關(guān),發(fā)現(xiàn)電壓表指針幾乎不動,電流表有明顯偏轉(zhuǎn),故障原因可能是_小燈泡短路(或電壓表短路)_.
(3)閉合開關(guān)后,調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片,當電壓表的示數(shù)為2.5 V時,小燈泡正常發(fā)光,此時電流表示數(shù)如圖乙所示,則燈泡的額定功率為_0.5
13、_ W.在初中學習階段,我們通常把電流表的電阻近似看作零,把電壓表看作斷路,這是一種理想模型.實際上,電流表也有一定的阻值,電壓表中也有較小的電流,因此,我們用以上方法測出的額定功率比真實值偏_大_(選填“大”或“小”).
(4)沒有電壓表,小華找了一個阻值為10 Ω的定值電阻R,設計了如圖丙所示的電路圖,也測出了小燈泡的額定功率.請將實驗過程中的空白部分補充完整.
a.只閉合開關(guān)S1和S2,調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片,使電流表示數(shù)為_0.25_A時,小燈泡正常發(fā)光;
b.只閉合開關(guān)S1和S3, 記錄此時電流表示數(shù)I_;
c.求出P燈=2.5 V×(I-0.25 A).
8. (6分)(20
14、17綏化)小明同學手里有一個標有“3.8 V”字樣的小燈泡,他想知道小燈泡正常工作時的電功率,于是在學校實驗室借來一些實驗器材,連接了如圖甲所示的實驗電路,電源電壓恒定不變.
(1)在圖中找出連接錯誤的一根導線并在該導線上畫“×”,用筆畫線代替導線將電路連接正確.(所畫的導線要用實線,不可用虛線)
答圖:
(2)該實驗的原理是_P=UI_.
(3)連接電路時,開關(guān)應該_斷開_.
(4)閉合開關(guān),移動滑動變阻器的滑片,他發(fā)現(xiàn)小燈泡始終不亮,電流表有示數(shù),電壓表無示數(shù).則故障原因可能是_小燈泡(或電壓表)發(fā)生短路_.
(5)在實驗時,電壓表出現(xiàn)了故障不能使用.小明向老師借了一只定值電阻R0(R0阻值已知),設計了如圖乙所示的電路,繼續(xù)測量額定電壓為U額的小燈泡的額定功率.測量時,應先閉合開關(guān)S和S1,調(diào)節(jié)滑動變阻器,當電流表的示數(shù)為__時,小燈泡正常發(fā)光;接著將S1斷開,S2閉合,讀出電流表的示數(shù)為I,則小燈泡的額定功率P額=_U額_(用I、U額和R0表示).
(導學號59824179)
6