(2)现要测量一只阻值约为数百欧的电阻RX.能提供的器材有:干电池两节、电压表(量程为0~3V、0~15V)、电流表(量程为0~0.6A、0~3A)、滑动变阻器R和电阻箱R0(0~9999Ω、5A)各一只、开关和导线若干.有三组同学提出了自己的设计方案并画出了如图3所示的电路图:
在甲组、丙组方案中,有一组是不可行的,是 甲 组.(选填“甲”、“丙”)请说出乙组方案的具体做法: 滑片在最左端时,电压表的示数就是电源电压U;当滑片到最右端,滑动变阻器接入电路的阻值是100Ω,读出待测电阻两端的电压为Ux,则滑动变阻器分得电压为U﹣Ux,根据串联分压原理可得
=
,
则RX=×100Ω. .
【考点】IM:伏安法测电阻的探究实验.
a电流表可以测出电阻的电流,【分析】(1)电压表可以测出电压表两端的电压,利用欧姆定律可以求出电阻值的大小;
b为防止电路中的电流过大烧坏电路元件,连接电路时开关应断开,滑动变阻器处于最大阻值处;
c根据电压表的量程和分度值读数;
d分别利用欧姆定律的变形公式求出电阻值;电阻的大小与电流和电压无关; e滑动变阻器可以改变电流值电压值;
(2)对于这类实验设计题目,主要是根据提供的实验器材,选择合理的设计实验方案,结合题目中所给的电路图进行分析,利用欧姆定律的变形公式求解电阻的阻值. 【解答】解:
(1)a、电流表可以测出电阻的电流,电压表可以测出电压表两端的电压,利用
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欧姆定律可以求出电阻值的大小,故实验原理为:R=;
b、为保护电路,连接电路时开关应断开,滑动变阻器的滑片应处于最大阻值处的B端;
c、电压表量程为0﹣3V,分度值为0.1V,电压示数为2V;
d、本实验进行了多次测量的目的减小误差,根据公式R=可以求出三次电压下的电阻分别为:4.8Ω、5Ω、5.2Ω,故被测电阻Rx的阻值为: Rx=
=5Ω;
因为电阻的大小与电流和电压无关,所以,若开关断开,Rx的阻值仍然为5Ω; e、滑动变阻器可以改变连入电路的电阻,从而改变待测电阻的电流值和电压值,实现多次测量,故选B;
(2)由题意可知,电路中的电阻值很大,但电源电压很小,所以电流也会很小,利用电流表无法准确测出电流,不能达到实验目的,故甲方案不可行;
丙方案是可行的,具体做法为:①调节电阻箱的阻值为R1,使电压表示数为1V,则电阻箱的电压为3V﹣1V=2V,待测电阻的电压为电阻箱电压的,根据分压原理,待测电阻RX1=R1,
②同理,分别调节电阻的阻值为R2、R3,使电压表示数分别为1.5V、2V,待测电阻分别为RX2=R2,RX3=2R3;
③将3次测量的平均值作为测量结果,可以减小误差,结果会更准确; 乙方案的具体做法为:滑片在最左端时,电压表的示数就是电源电压U;当滑片到最右端,滑动变阻器接入电路的阻值是100Ω,读出待测电阻两端的电压为Ux,则滑动变阻器分得电压为U﹣Ux,根据串联分压原理可得
=
,则
RX=×100Ω.
故答案为:(1)a.R=; b.断开;B; c.2; d.5;5; e.B;
(2)甲;滑片在最左端时,电压表的示数就是电源电压U;当滑片到最右端,滑动变阻器接入电路的阻值是100Ω,读出待测电阻两端的电压为Ux,则滑动变
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阻器分得电压为U﹣Ux,根据串联分压原理可得100Ω.
=
,则RX=×
四、综合应用题(第26题6分,第27题8分,第28题10分,共24分) 26.汽车在出厂前要进行测试,某次测试中,先让汽车在模拟山路上以8m/s的速度行驶500s,紧接着在模拟公路上以20m/s的速度行驶100s.求: (1)该汽车在模拟山路上行驶的路程. (2)汽车在这次整个测试过程中的平均速度.
【考点】69:速度公式及其应用;6D:变速运动与平均速度.
【分析】(1)根据速度公式v=就会求出汽车在模拟山路上行驶的路程; (2)山路上与公路上的总路程除以山路上与公路上总时间即为汽车在这次整个测试中的平均速度.
【解答】解:(1)由速度公式v=得: s1=v1tl=8m/s×500s=4000m, (2)s2=v2t2=20m/s×100s=2000m, 则s=s1+s2=4000m+2000m=6000m; t=tl+t2=500s+100s=600s,
汽车在这次整个测试中的平均速度v==
=10m/s.
答:(1)该汽车在模拟山路上行驶的路程为4000m. (2)汽车在这次整个测试过程中的平均速度为10m/s.
27.如图为一台两挡式电热水器的内部简化电路,S为温控开关,当S接a时电路中的电流为5A;当S接b时电路消耗的电功率为22W.求: (1)R1的电阻;
(2)高温挡时电路消耗的电功率;
(3)在低温挡工作l0min,电流通过R2产生的热量.
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【考点】JA:电功率的计算;IH:欧姆定律的应用;II:电阻的串联;JI:焦耳定律的计算公式及其应用.
【分析】(1)当S接a时,电路为R1的简单电路,此时电路中的总电阻最小,根据P=
可知,电热水器处于高温档位,根据欧姆定律求出R1的电阻;
(2)根据P=UI求出高温挡时电路消耗的电功率;
(3)当S接b时,两电阻串联,电路中的总电阻最大,电功率最小处于低温档位,根据P=UI求出电路中的电流,根据欧姆定律求出电路中的总电阻,利用电
阻的串联求出R2的阻值,再根据Q=I2Rt求出工作l0min电流通过R2产生的热量. 【解答】解:(1)当S接a时,电路为R1的简单电路,电热水器处于高温档位,
根据欧姆定律可得: R1=
=
=44Ω;
(2)高温挡时电路消耗的电功率: P高=UI高=220V×5A=1100W;
(3)当S接b时,两电阻串联,电热水器处于低温档位, 电路中的电流: I低=
=
=0.1A,
电路中的总电阻: R总=
=
=2200Ω,
∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和, ∴R2=R总﹣R1=2200Ω﹣44Ω=2156Ω, 工作l0min电流通过R2产生的热量:
Q2=I低2R2t=(0.1A)2×2156Ω×10×60s=12936J.
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答:(1)R1的电阻为44Ω;
(2)高温挡时电路消耗的电功率为1100W;
(3)在低温挡工作l0min,电流通过R2产生的热量为12936J.
28.O如图是小明设计的在岸边打捞水中文物的装置示意图,电动机固定在地面.为杠杆BC的支点,CO:OB=1:2.配重E通过绳子竖直拉着杠杆C端,质量为300kg,底面积为0.05m2,每个滑轮重为100N;均匀实心文物的密度为8×103kg/m3,质量为80kg.绳和杠杆的质量、滑轮与轴及杠杆支点处的摩擦、水对文物A的阻力均忽略不计,文物A一直匀速上升. 求:
(1)在文物还未露出水面时,求此时文物A所受到的浮力及电动机拉力F的大小;(假定B端静止)
(2)在文物还未露出水面时,滑轮组的机械效率;
(3)当文物A在空中被匀速提起上升时,电动机拉力功率为5kw.求卷扬机拉动钢丝绳的速度.
(4)当文物A出水后,配重E对地面的压强.
【考点】8P:浮力大小的计算;86:压强的大小及其计算;F4:滑轮(组)的机械效率;FG:功率计算公式的应用.
【分析】(1)利用密度公式ρ=求出体积,根据阿基米德原理计算出物体受到的浮力;
分析物体受力和滑轮组的特点,利用F=(G物﹣F浮+G动)求出自由端的拉力; (2)利用η=
×100%=
×100%=
求机械效率;
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