144 欧姆定律的应用3实验探究1.docx
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144欧姆定律的应用3实验探究1
14.4欧姆定律的应用(3)
(实验探究1)
1.某兴趣小组的同学们想制作一个简易的台灯,所用小灯泡的额定电压为27V,正常发光时灯丝的电阻为90Ω.因身边只有电压为36V的电源,为了保证小灯泡能正常发光,应将一个定值电阻与灯泡串联后接在电源上,请你帮他们求出该电阻的阻值.
2.如图所示是实验室用某种电表的结构示意图,其中ad是闭合电路中的部分电路,电流表A的满偏电流(通过电流表的最大电流)是0.1A,R3=100Ω.
(1)①若通过a点电流是0.6A,将单刀双掷开关S接到b,电流表A满偏.②若通过a点电流是3.0A,将单刀双掷开关S接到c,电流表A满偏,可求出电阻R1= Ω,电阻R2= Ω.
(2)若电阻R1和R2中有一个损坏导致断路,在通过a点的电流不超过0.1A的情况下,要找出损坏的电阻,应使单刀双掷开关S连接到 (选填“b”或“c”)通过观察电流表的示数进行判断.
3.某实验小组在探究“金属丝电阻大小与长度的关系”实验中,取一段粗细均匀的金属丝拉直连接在A、B接线柱上,在金属丝上安装一个可滑动的金属夹P.实验室还提供了下列器材:
电压表、电流表、电池组(电压3V)、滑动变阻器(20Ω2A)、刻度尺、开关和导线若干.
(1)为了测量AP段的电阻R,他们连接了如图甲所示的电路.连接电路时,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移至 端(填“左”或“右”).
(2)该实验小组闭合开关后,小天同学观察发现电压表的读数为3V,电流表的指针几乎没有发生偏转,则电路可能出现的故障是电阻丝AP部分发生 .
(3)某次实验中测得电压表的读数为2.1V,电流表指针偏转如图乙所示,则此时金属丝的电阻R= Ω.
(4)实验中移动金属夹P,分别测出AP段的长度ι和对应的电压、电流值,并计算出对应的电阻值R,其中ι和R的数据如表:
ι/cm
30
40
50
60
70
80
R/Ω
2.1
2.8
3.5
4.2
4.9
5.6
分析表中数据,可知 .
4.拓展性学习小组的同学合作进行探究“串联电路的电压特点”,设计了图Ⅰ电路,并连接了图Ⅱ电路.
(1)图Ⅱ的实验电路连接中有一处错误,无法完成试验,连接错误的导线是 (填“a”、“b”或“c”).
(2)正确连接后,继续实验,根据测得的实验数据,绘制了如图Ⅲ所示的曲线图.
①图Ⅲ中甲、乙两条曲线是根据图Ⅰ电路测得的实验数据所绘制的曲线,其中与图Ⅰ电路中电压表V1对应的曲线是 (填“甲”或“乙”).
②已知电源电压恒为6V,根据探究目的分析图Ⅲ中的曲线,得出的实验结论是 .
(3)拓展探究:
同学们根据串联电路的电压特点,重新设计如图Ⅳ电路(电源电压未知),利用电压表和定值电阻R0(已知阻值)测量未知定值电阻Rx的阻值,闭合开关S后,接下来的操作是 (只需写出操作过程和测量的科学量,不需写出表达式).
5.在“用伏安法测小灯泡电阻”的实验中,待测小灯泡额定电压为2.5V.
(1)请用笔画线代替导线,将图甲的实物图未连接部分补充完整(连线不得交叉).
(2)当开关闭合后,发现小灯泡不亮,经过分析,同学们猜想了一些可能的原因,见表.请根据同学们的分析,将表中电压表和电流表的示数情况在空白处补充完整.
(3)故障排除后,同学们移动滑动变阻器的滑片,记录了多组小灯泡两端电压和对应的电流值,根据这些数据在坐标图上绘制出了I﹣U图象,如图乙所示,分析图象可知,小灯泡正常工作时电阻为 Ω.
(4)从图象还可看出,小灯泡灯丝的电阻随两端电压的变化而跟着变化了,从物理学角度分析,造成这一现象的原因是 .
猜想
电压表示数情况
电流表示数情况
灯泡断路
示数接近零
灯泡短路
示数为零
有示数
6.小张在“伏安法”测小灯泡的电阻实验中,连接了如图甲所示的实物图.
(1)闭合开关前,应向 端(选填“A”或“B”)调整滑动变阻器的滑片,使电路中的电流在开始测量时最小.
(2)测量过程中,某一次的电流值如图乙所示,则电流值是 A.这时,灯丝突然烧断,则电压表的示数 (选填“变大”“变小”或“不变”).换相同规格的灯泡,重测的数据如表所示,并绘出I﹣U图象如图丙的A所示.
(3)依据表格中的数据,小张求出小灯泡电阻的平均值,你同意这种做法吗?
说出你的理由 (作出判断并说出理由)
电压/v
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
电流/A
0.10
0.16
0.20
0.23
0.25
0.27
电阻/Ω
5.0
6.3
7.5
8.7
10.0
11.1
平均电阻/Ω
8.1
(4)另外一组同学用相同的器材和电路图也做这实验时,由于接线错误,根据测量的数据绘出的I﹣U图象如图丙的B所示.你认为错误的由于可能是 .
(5)“伏安法”测小灯泡电阻的实验装置还可以用来测量 的实验.
7.如图甲所示,是利用伏安法测量小灯泡L的电阻的实验线路,已知L的额定电压为2.5V,滑动变阻器的最大阻值为20Ω.
(1)请你用笔画线代替导线,把图甲的实物电路连接完整(要求导线不交叉、闭合开关后,变阻器滑片向左滑动时灯泡变亮);
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片置于 (选填“A端”、“B端”或“AB正中间”);
(3)移动滑片P,当小灯泡L正常发光时,发现电流表示数如图乙所示,则此时电流表的读数为 A,小灯泡的电阻为 Ω(保留一位小数);
(4)实验操作时,因小灯泡L不慎损坏而出现断路,无论怎样移动滑片P,电压表指针 (选填“几乎不动”或“明显偏转”).
8.如图所示,甲是用“伏安法”测量未知电阻Rx的实物电路图.
(1)请用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整.
(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到 处;闭合开关,发现电流表几乎无示数,电压表指针明显偏转,则出现的故障可能是Rx .
(3)排除故障后,闭合开关,当滑片移动到某位置时,电压表示数为2.4V,电流表示数如图乙所示,其读数为 A,则未知电阻Rx= Ω.
(4)若实验中电压表损坏,利用其它的原有器材也能测出未知电阻Rx的阻值.实验电路如果丙所示(滑动变阻器最大阻值为R0,电源电压未知且不变),请将下列相关实验步骤补充完整:
①闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到a端,记录电流表示数为I1;
②闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到 ,记录电流表示数I2;
③写出待测电阻的表达式,Rx= (用已知量和测量量符号表示)
9.小明观察发现家里轿车的前灯有好几组,且灯丝粗细不同,发光的亮度也不同,他猜想车灯的亮度可能与灯丝的粗细有关,于是他设计了模拟电路,并选择下列器材:
电源、滑动变阻器、小灯泡(L1“2.5V1.25W”、L2“2.5V0.5W”各一只,代替轿车前灯)、电流表、电压表等进行实验来验证自己的猜想.
(1)按图甲连接电路时,应先将开关 ,并将变阻器的滑片移至 处.
(2)闭合开关S,发现无论怎样移动变阻器的滑片,灯泡L1、L2均不亮,A、V1无示数,V2有示数,则电路出现的故障是 .
(3)排出故障后,移动变阻器的滑片,分别读出电流表、电压表的示数,观察共记录灯泡发光情况,填入表一,当变阻器滑片移至某一位置时,电流表的示数如图乙所示,则电路中的电流为 A,此时发现灯L2发光异常耀眼,原因是 ,此时,他应该 .
(4)分析数据,可得结论:
两灯串联,灯泡的灯丝越细,发光越 .
(5)然后,小明按图丙所示设计连接电路进行实验,记录的实验数据及现象如表二,根据表二可得出结论:
两灯并联时,灯泡的灯丝越细,发光越 .
表一:
灯泡L1
粗细
电压/V
电流/A
亮度
灯泡
L2
粗细
电压/V
电流/A
亮度
粗
0.6
0.12
不发光
细
1.5
0.12
微亮
粗
0.8
0.16
微亮
细
2.0
0.16
不很亮
粗
1.0
0.20
微亮
细
2.5
0.20
较亮
粗
1.3
不很亮
细
3.25
异常耀眼
表二:
灯泡L1
粗细
电压/V
电流/A
亮度
灯泡
L2
粗细
电压/V
电流/A
亮度
粗
1.0
0.2
微亮
细
1.0
0.08
不发光
粗
1.5
0.3
不很亮
细
1.5
0.12
微亮
粗
2.0
0.4
较亮
细
2.0
0.16
不很亮
粗
2.5
0.5
明亮
细
2.5
0.20
较亮
(6)小明完成实验后有困惑,通过向爸爸请教,明白了轿车的同侧前灯是可以不同时工作的,在额定电压相同时,若想要更换更亮的轿车前灯,应选择灯丝较 (选填“粗”或“细”)的灯泡.
10.利用图甲进行“测量未知电阻”的实验.
电压U/V
1.5
2.0
电流I/A
0.30
0.42
0.50
电阻Rx/Ω
5.0
4.8
电阻Rx的平均值/Ω
(1)连接电路时,应将开关 .
(2)连接电路后,闭合开关,移动变阻器的测片,电压表有示数,电流表始终无示数,造成这一现象的原因可能是 (只填序号)
A.Rx断路B.Rx短路C.电流表断路
(3)排除故障后,闭合开关,改变电阻Rx两端的电压,进行了三次测量,第三次实验中电压表示数如图乙所示,电压表读数为 V.
(4)将实验数据填入上表并进行处理,三次所测电阻Rx的平均值为 Ω.
(5)将电阻RX换成小灯泡,重复上述实验,发现几次实验测得小灯泡的电阻相差比较大,原因可能是 .
11.小青同学在家里发现了一个废弃的定值电阻,把它带到学校实验室,检查完好后,再对它进行电阻的测量.
(1)连接电路时,开关应处于 (选填“断开”或“闭合”)状态.
(2)如图,完成电路连接后,闭合开关,发现电压表的指针反向偏转.请指出造成该现象的原因是 .
(3)改接电路并检查无误后进行实验,如表是记录的实验数据.通过计算,该定值电阻的阻值约是 Ω.(计算结果保留一位小数)
实验次数
1
2
3
电压(V)
1
1.5
2.0
电流(I)
0.20
0.28
0.36
(4)在上一小题的计算中,小青同学发现三次算得的电阻值并不相同,这种情况主要是因为持续通电电阻的 (选填“长度”“横截面积”或“温度”)发生变化,影响了它的阻值大小.
12.小亮用“伏安法”测小灯泡的电阻,小灯泡额定电压是2.5V,电源电压4.5V.
(1)请用笔画线代替导线,将图甲所示的实物电路连接完整.
(2)在连接电路时,开关应 ,滑动变阻器滑片P应位于 (选填“A”或“B”)端.
(3)闭合开关,移动滑动变阻器的滑片P,当电压表的示数为2.5V时,电流表示数如图乙所示,此时小灯泡的电阻约为 Ω(保留一位小数);他把多次测量的电流值和电压绘制成I﹣U图象,发现I﹣U图线是一条曲线,原因是 .
(4)如果还想测量额定电压为3.8V的小灯泡正常发光时的电阻,但是电压表的15V量程已经损坏,在不改变原器材的情况下,你的办法是 .
13.小明在做测量小灯泡的电阻实验中,电路图如图所示.小灯泡上标有“3.8V”的字样,电源电压为6V.
(1)小明连接好电路,闭合开关,发现灯泡立即发出明亮耀眼的强光,并很快熄灭,则原因可能是 ;
A.电流表短路B.小灯泡短路
C.滑动变阻器接入电路的阻值过小D.电压表断路
(2)解决问题后,闭合开关,移动滑动变阻器的划片,让电压表示数逐渐变大,灯泡逐渐变亮,灯丝温度不断升高,测量数据如表:
实验次数
1
2
3
4
电压(V)
2.0
2.5
3.0
3.8
电流(A)
0.33
0.34
0.35
0.40
电阻(Ω)
6.1
7.4
8.6
表中空缺的数据应为 ,小灯泡正常发光的功率是 W.
(3)分析如表数据,你发现小灯泡的电阻与灯丝的温度有什么关系?
14.在“伏安法测电阻”的实验中,小明同学连接了如图甲所示的电路(电路元件完好,接线柱接线牢固).
(1)在未检查电路连接是否正确的情况下,闭合开关,调节滑动变阻器滑片,电流表的示数将 ,电压表的示数将 .(选填“发生变化”或“保持不变”)
(2)检查电路,发现有一处连接错误,请指出连接错误的导线是 (选填“a”“b”“c”或“d”).
(3)纠正错误后,闭合开关,测得几组数据如下表.
实验次数
1
2
3
电压U/V
1.5
2.1
2.8
电流I/A
0.10
0.14
电阻R/Ω
15.0
第3次实验时电流表示数如图乙所示,电流表的示数为 A.第2次实验后,算出的电阻值是 Ω,第3次实验后,算出的电阻值是 Ω,待测电阻值为 Ω.
15.在伏安法测电阻的实验中,小明选取了两节干电池、一个开关、一个阻值约为10的定值电阻、一个滑动变阻器、一个电压表和一个电流表进行实验.
(1)小明连接的电路如图1所示,请你帮他用笔画线代替导线将电压表正确接入电路中;
(2)闭合开关前,小明应将滑动变阻器的滑片P滑到 端(选填“A”或“B”);
(3)闭合开关后,若发现电压表指针向左偏转,说明电压表的 ;
(4)正确连接电路后,电流表示数为0.2A,电压表示数如图2所示,待测电阻的阻值为 Ω.
16.小华要测量额定电压为3.8V的小灯泡的电阻,图甲是他连线的部分电路,其中滑动变器规格为“30Ω1A”.
(1)请用笔画线代替导线将图甲电路连接完整,使滑动变阻器连入的阻值最大.
(2)闭合开关,发现灯泡不亮,电压表无示数,电流表有示数.则电路故障的原因是 .此时电流表的示数为0.2A,可知电源电压为 V.
(3)小华排除故障,并正确连接电路后,调节滑动变阻器的滑片,当电压表的示数为2.1V时,电流表的示数如乙所示,则此时小灯泡的电阻为 Ω,若让小灯泡正常发光,滑片应向 (选填“左“或”右“)移动.
(4)实验结束后,小峰也用相同的器材测量该小灯泡的额定功率.实验中,他调节滑动变阻器的滑片,发现当电压表的示数为2.2V时,小灯泡正常发光.则小峰是将电压表并联在图丙中的 (选填“ab”、”bc“或”ac”)之间.若此时电流表示数为0.4A,则该小灯泡的额定功率为 W.
(5)小峰想用此电路探究“导体中电流与电压的关系”,则他 (选填“能”或“不能”)得出正确结论.
(6)同学们完成实验后,老师又连接了图丁所示的电路,让同学们用它测量小灯泡的额定功率(已知小灯泡的额定电流为I额、电源电压为U,R为电阻箱,可以直接读出它的阻值).请将实验过程补充完整.
①闭合开关S,调节电阻箱,使电流表示数为 ,并记下此时电阻箱的阻值为R;
②小灯泡额定功率的表达式为P额= (用符号表示).
17.在“伏安法测电阻”实验中,某小组的实验电路如图1甲所示.
(1)本实验是根据 算出电阻Rx的阻值.
(2)由两节新干电池串联组成的电源两端电压大约是 V.
(3)闭合开关前,应将变阻器滑片放在其最端 (选填“左”或“右”),闭合开关后,发现两个电表中只有一个电表有示数,初步检查确认,接线完好和两个电表无故障,则发生故障的元件应是 (选填“电源”、“电阻Rx”或“变阻器”).
(4)排除故障后,经过多次测量得到的实验数据如表所示
数据序号
1
2
3
4
5
电压U/V
0.75
1.0
1.5
2.0
2.5
电流I/A
0.09
0.14
0.22
0.28
0.32
①为减小实验误差,小明依据多次测量取平均值的做法进行了如下运算
Rx=
≈7.38Ω,由此得电阻Rx=7.38Ω.这样的算法是 (选填“合理”或“不合理”)的.
②小芳把表中的数据在坐标系中描点、连线,得到各图乙所示的U﹣I图象.由图可得电阻Rx= Ω.
(5)由于没有电压表,小红设计了如图2甲所示的电路图,其中电阻R0=20Ω,电流表A1、A2为两个完全相同的电流表,连接好电路后,闭合开关,发现两个电流表指针均煸转了相同的角度,如图2乙所示,则通过电阻Rx′的电流是 A.Rx′= Ω.
18.如图是“测量小灯泡电阻”的电路图:
(1)连接电流表时,应将电流表上标有“+”号的接线柱与导线 相连(选填“a”或“b”);
(2)连接完电路后,闭合开关,观察到小灯泡不发光,电流表无示数,而电压表有示数且接近电源电压,则电路出现的故障可能是小灯泡 (选填“短路”或“断路”);
(3)实验中测得的数据如下表:
实验次数
1
2
3
4
5
电压U/V
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
电流I/A
0.28
0.25
0.22
0.20
0.16
小灯泡的电阻R/Ω
8.9
8.0
6.8
5.0
3.1
分析实验数据,你认为导致同一个小灯泡在不同电压下电阻值不同的原因是灯丝的 不同.
19.小希在测额定电压为2.5V的小灯泡电阻时,设计了如图甲所示的电路图.
(1)实验时,小希按电路图连接了电路,闭合开关,在调节滑动变阻器的过程中,发现电压表示数突然变大,电流表无示数,其可能的原因是:
.排除故障后,小希通过实验测量了多组实验数据并画出了I﹣U图象,如图乙所示.
(2)小灯泡正常发光时的电阻为 Ω.
(3)选取图象中的三组数据,通过计算后发现电阻值相差较大,你对这一现象的解释是 .
20.小明在做“用伏安法测量某定值电阻R的阻值”的实验中:
(1)请你按照图甲所示的电路图,以笔画线代替导线,将图乙小明未连接好的电路连接完整.
(2)实验前,为保护电路,滑动变阻器的滑片应置于 端(填“A”或“B”).
(3)闭合开关,移动滑动变阻器滑片P,发现电压表始终无示数,电流表有示数,其原因可能是 (填符号).
A.滑动变阻器断路B.R断路C.R短路
(4)排除故障后,当电压表的示数如图丙所示时,电流表的示数如图丁所示,则通过定值电阻的电流大小为 A,它的阻值是 Ω.
(5)通常情况下要进行多次测量并取平均值,其目的是为了 .
21.小科同学用如图甲电路测导体电阻Rx:
(1)请用笔画线代替两根导线,将电路连接完整(导线不能交叉);
(2)规范连接电路后闭合开关,调节滑动变阻器进行多次测量,并记录数据如表,请根据图乙把表中所缺数据填写完整.
实验序号
电压/V
电流/A
1
1.5
0.16
2
2.0
3
2.5
0.24
(3)小科同学根据上表求出电压的平均值和电流的平均值,再运用欧姆定律求出电阻的平均值.请判断该方法是否可行,并说明理由. .
22.图甲为测量电阻阻值的电路图.实验仪器如下:
两节干电池、阻值约为5Ω的待测电阻、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线等.
(1)请根据电路图,将图乙中实物连接完整.
(2)如果要求当滑动变阻器的滑片自左向右滑动时,加在待测电阻两端的电压增大,在实物图中需将滑动变阻器的两个端点连在电路中,这两个端点是 (从A、B、C、D中选取).
(3)实验过程中获得的数据如下表:
序号
1
2
3
4
5
电压U/V
0.6
1.2
1.8
2.4
3.0
电流I/A
0.12
0.22
1.8
0.50
0.60
第三组的电流数据有误,应为0.36A,出现这一错误最可能的原因是:
.
(4)表格中第1组合第5组数据分别是滑片位于滑动变阻器的两个端点时获得的.根据这两组数据可以求得滑动变阻器的总阻值为 Ω.
(5)根据串联电路电流和电压的特点,再加一把刻度尺,利用该电路可以探究“滑动变阻器接入电路部分的电阻阻值与接入电路部分的长度的关系”.这种观点是否可行?
为什么?
答:
, .
23.
(1)小明按图1连接实物、接通电路,电流表有示数,电压表示数为0.5V,当移动滑动变阻器滑片时,电压表示数不变,检查发现只有滑动变阻器接线出错,该错误是 .
(2)按图1在图2中正确连接实物.
(3)正确连接后,小灯泡刚好发光时电压表、电流表的示数如图3所示,完成下表.
小灯泡的实验数据
发光情况
刚发光
较亮
很亮
U/V
2.00
3.00
I/A
0.30
0.38
P/W
0.60
1.14
R/Ω
6.67
7.89
(4)根据表中,归纳小灯泡电阻变化的规律. .
24.小明欲测量一个阻值标识模糊的定值电阻,图甲所示是他设计的测量电路,图乙是未完成连接的实验电路.
(1)请你按照电路图,用笔画线代替导线,帮助小明把滑动变阻器和电压表正确连入图乙所示的实验电路.
(2)小明将电路连接正确后,闭合开关,调节变阻器的滑片,按照正确的操作测得数据如表所示.根据表中数据,第5次测量的电阻值R5= Ω
实验序号
电压U(V)
电流I(A)
电阻R(Ω)
1
1.0
0.10
10.0
2
1.5
0.15
10.0
3
2.0
0.20
10.0
4
2.5
0.25
10.0
5
2.8
0.28
(3)图丙中已经把前4次测得的电压U和电流I的值对应点描出,请你在图丙中补描出第5次测量的电压U和电流I值对应的点A,并依据所描的点在图丙中作出该定值电阻的U﹣I图象.
25.某课外科技小组设计了如图所示的电路来测量电源U和待测电阻Rx的值,已知滑动变阻器的最大阻值为20Ω,其实验步骤如下:
(1)这个小组的同学按电路图连接好电路后,将滑动变阻器滑片P滑到最右端b点,闭合开关S1,断开开关S2,无论怎样移动滑片P发现电压表示数但始终保持不变.电路故障的原因可能是 (写出一种原因即可)
(2)排除故障后,将滑动变阻器的划片P滑到最右端的b点,闭合开关S1和S2.电压表的示数为3V;再断开开关S2,此时电压表的示数为2.4V,则电源电压U= V,待测电阻Rx= Ω
(3)保持S1闭合,S2断开,当滑片P恰好滑到滑动变阻器的中点时,电压表的示数应为 V,待测电阻Rx的电功率为 W.
26.小华同学做“用电流表、电压表测电阻”实验,现有电源(电压为2伏的整数倍且保持不变)、待测电阻R、电流表、电压表(只有0﹣3伏档完好)、滑动变阻器(标有“20Ω2A”字样)、电键以及导线若干.实验中,小华正确连接电路,且使变阻器接入电路中的电阻最大,闭合电键时电表示数如图(a)、(b)所示.
小华的实验记录
实验序号
电压表示数(伏)
电流表示数(安)
1
1.4
0.30
2
…
…
3
…
…
①通
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- 144 欧姆定律的应用3实验探究1 欧姆定律 应用 实验 探究