在“伏安法測電阻的實驗”中。電路如圖*所示。電源電壓保持不變,閉合S,調節滑動變阻器,兩電壓表示數隨電路中電流...
問題詳情:
在“伏安法測電阻的實驗”中。電路如圖*所示。電源電壓保持不變,閉合S,調節滑動變阻器,兩電壓表示數隨電路中電流表示數變化的圖象如圖乙所示。
(1)為保*電路安全,在未閉合S之前滑動變阻器的滑片應處於 (選填“a”或“b”)端。
(2)根據U﹣I圖象資訊可知,圖線 (選填“①”或“②”)是電壓表V1的變化圖象。
(3)電源電壓U= V,電阻R1= Ω,滑動變阻器連入電路的最大阻值為 Ω。
(4)當圖線①和②相交時,滑動變阻器消耗的功率為 W。
(5)為了測量未知電阻Rx的阻值,小明又設計瞭如圖*所示的電路。電源電壓保持不變,R0為定值電阻。實驗步驟如下:閉合S、S1,斷開S2,電壓表讀數為U1,閉合S、S2,斷開S1,電壓表讀數為U2,則Rx= (用U、U2、R0來表示)。
【回答】
(1)a;(2)①;(3)8;20;60;(4)0.8;(5)。
【分析】(1)為保*電路安全,在未閉合S之前滑動變阻器的滑片應處於阻值最大處;
(2)兩電阻串聯,電壓表V1測R1的電壓,電壓表V2測R2的電壓,電流表測電路的電流,當變阻器的滑片P移動到最右端時,變阻器連入電路的電阻為0,電壓表V2示數為0,據此分析;
(3)當變阻器的滑片P移動到最右端時,根據電路的連線,確定電源電壓;
由圖乙知此時電路的電流大小,由歐姆定律求出R1;
當電路的電阻最大時可知電路的最小電流,根據串聯電阻的規律及歐姆定律得出變阻器連入電路的最大阻值;
(4)因串聯電路各處的都相等,故當圖線①和②相交時,兩電阻的電壓也相等,由歐姆定律可得出兩電阻大小關係,根據串聯電路電壓的規律和分壓原理求出變阻器的電壓,根據P滑=求出滑動變阻器消耗的功率;
(5)分析開關轉換時電路的連線,根據串聯電路電壓的規律和分壓原理得出待測電阻表示式。
【解答】解:
(1)為保*電路安全,在未閉合S之前滑動變阻器的滑片應處於阻值最大處的a端;
(2)兩電阻串聯,電壓表V1測R1的電壓,電壓表V2測R2的電壓,電流表測電路的電流,當變阻器的滑片P移動到最右端時,變阻器連入電路的電阻為0,電壓表V2示數為0,故②是電壓表V2的變化圖象,①是電壓表V2的變化圖象;
(3)當變阻器的滑片P移動到最右端時,變阻器連入電路的電阻為0,電路為R1的簡單電路,電壓表V1示數即電源電壓,U=8V;
由圖乙知,此時電路的電流為I1=0.4A,由歐姆定律,
R1===20Ω;
當電路的電阻最大時,電路的電流最小為:I2=0.1A,
根據串聯電阻的規律及歐姆定律,滑動變阻器連入電路的最大阻值為:
R滑=﹣R1=﹣20Ω=60Ω;
(4)因串聯電路各處的都相等,故當圖線①和②相交時,兩電阻的電壓也相等,由歐姆定律,兩電阻相等,即滑動變阻器連入電路的電阻:
R滑=R1=20Ω,根據串聯電路電壓的規律和分壓原理,變阻器的電壓為=4V,
滑動變阻器消耗的功率為:
P滑===0.8W;
(5)閉合S、S1,斷開S2,兩電阻串聯,電壓表測待測電阻的電壓,電壓表讀數為U1;
閉合S、S2,斷開S1,電壓表測電源電壓,電壓表讀數為U2,根據串聯電路電壓的規律,定值電阻的電壓為:U0=U2﹣U1,
由分壓原理:
=
Rx=。
【點評】本題用伏安法測電阻的實驗,考查注意事項、串聯電路的規律及歐姆定律和電功率公式的運用,同是考查測電阻的特殊方法。
知識點:電阻的測量
題型:實驗,探究題
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