(2)当AB断开时,AB间电阻无穷大,示数最小(零位置),此位置应标电阻值(无穷大). (3)表盘正中间的位置应标注示数是15Ω.
因为指针指在表盘中间位置时,电流表中的电流是指针满偏时的一半,由欧姆定律I=可知,当U不变时,电流减半,所以此时电路中的总电阻应是满偏时电阻的2倍,而原来的总电阻是15Ω,故这时AB间连入的电阻也是15Ω. (4)表盘上的刻度值是不均匀的.
理由:设电流表内阻、滑动变阻器的有效值和定值电阻R0的总阻值为R总(15Ω),设接入的待测电阻为Rx;由电流表表盘刻度均匀可知:电流表指针偏转角度与通过的电流成正比;若电流I与待测电阻Rx也成正比,则欧姆表的刻度也应该是均匀的.但是根据电路有:I=
,可见I与Rx不成正比,所以欧姆表刻度不均匀.
31.如图所示,电源电压保持不变,闭合开关S后,滑动变阻器R',的滑片P在移动过程中,电压表的示数变化范围为0~9.6V,电流表的示数变化范围为0.2~1A,求: (1)R的阻值; (2)R'的最大阻值; (3)电源电压.
【答案】
解:滑片P在a端时,滑动变阻器接入电路的阻值为0;电路中只有电阻R连入;电压表测量的是滑动变阻器两端的电压;所以U1′=0V,I1=1A, 可得:电源电压U=I1R;即:U=1A×R﹣﹣﹣﹣﹣﹣① 滑片P在b端时,电阻R与滑动变阻器R′串联; 又U2′=9.6V,I2=0.2A;
则U=U2′+I2R;即:U=9.6V+0.2A×R﹣﹣﹣﹣﹣﹣② 解①②组成的方程组得:R=12Ω;U=12V;
U,2∴R′==48Ω.
I2答:(1)R的阻值为12Ω;(2)R'的最大阻值为48Ω;(3)电源电压为12V.
32.在如图所示的电路中,小灯泡L上标有“6V 3W”的字样,求:
(1)当开关S1、S3闭合,S2断开时,灯L恰能正常发光,电流表的示数为2.5A,求电阻R的阻值?
(2)若电源电压保持不变,当开关S1、S3断开,S2闭合时,经过50s的时间,电流通过灯L所做的功是多少?
(3)当开关S1、S3断开,S2闭合时,要使灯L也能正常发光,此时电源电压应改为多少?
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【答案】
(1)当开关S1、S3闭合,S2断开时,电阻R和电灯L组成并联电路,如甲图: 根据题意可得:U=UL=UR=6V, 又 IL=
=
=0.5A,
则IR=I﹣IL=2.5A﹣0.5A=2A, 所以:R=
=
=3Ω;
答:电阻R的阻值是3Ω,
(2)当开关S1、S3断开,S2闭合时,如乙图,R和L组成串联电路,又U=6V,RL=
=
=12Ω,
=0.4A,
2
所以:I′=
′2
则:WL=IRLt=(0.4A)×12Ω×50s=96J. 答:电流通过灯L所做的功是96J.
(3)当开关S1、S3断开,S2闭合时,如丙图,因灯L能正常发光, 则:R两端的电压为U′=ILR=0.5A×3Ω=1.5V, ∴U=U′+UL=1.5V+6V=7.5V; 答:电源电压应改为7.5V.
33.如图所示电路,电源电压保持不变.灯L上标有“6V 3W”字样,它的电阻不随温度变化.闭合开关S后,当滑动变阻器的滑片P滑到某一位置M时,电压表的示数为U1,滑动变阻器的功率为P2,灯L与电阻R1的电功率之比为1:2;当滑动变阻器的滑片P滑到另一位置N时,电压表的示数为U1′,滑动变阻器的功率为P2′,且U1=2U1′、滑动变阻器滑片P在M、N之间滑动时滑动变阻器的阻值变化范围.
.求:
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【答案】
(1)由图可见,灯泡L、定值电阻R1和滑动变阻器R2组成串联电路,电压表测量定值电阻R1两端的电压;
(2)灯L上标有“6V 3W”字样,它的电阻不随温度变化,则灯泡L电阻RL=
=
=12Ω;
当P滑到M时,灯L和R1串联,通过的电流相等,滑动变阻器R2接入电路阻值为RM, ∴灯L与电阻R1的电功率之比∴R1的阻值R1=2RL=2×12Ω=24Ω 电路中的电流I1=
,
=
=
=
∴电压表的示数为U1=I1R1
2
滑动变阻器的功率为P2=I1RM
(3)当P滑到N时,仍然是串联电路,滑动变阻器R2接入电路阻值为RN, 电路中的电流I2=
,
∴电压表的示数为U1′=I2R1
2
滑动变阻器的功率为P2′=I2RN (4)①∵U1=2U1′ ∴I1R1=2I2R1 即:
=2×
代入数据得:36+2RM=RN ②∵
∴I1RM=I2RN 即:
×RM=×
×RN
2
2
代入相关数据,结合①中结论得RM=6Ω,RN=48Ω.
答:P在M、N之间滑动时滑动变阻器的阻值变化范围是6Ω~48Ω. P滑到M时,有:U=I1(R灯+R1+RM)① P滑到N时,有:U=I2(R灯+R1+RN)② ①÷②得:RN﹣2RM=36ΩRM=6ΩRN=48Ω
答:P在M、N之间滑动时滑动变阻器的阻值变化范围是6Ω﹣48Ω?.
四、实验题 :
34.如图所示,电源电压为6V,另外手头有三个电阻R1=15Ω,R2=25Ω,R3=100Ω,请你用其中的两个电阻在图中虚线框内连成电路,使图中的电流表的示数为0.3A,要求画出电路
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图,并注明连入的电阻的阻值.
【答案】
U=6v,I=0.3A,电路电阻为R==
=20Ω,三个电阻R1=15Ω,R2=25Ω,R3=100Ω,选
任意两个串联都不符合要求,所以只能并联.
R1=15Ω,R3=25Ω并联值为9.375Ω;R1=15Ω,R3=100Ω并联值约为13Ω;R2=25Ω,R3=100Ω并联值为20Ω. 故电路图为:
35.在测量阻值约为5Ω的定值电阻Rx的实验中,小明和小亮用图甲所示的器材进行实验.
(1)用笔画线代替导线完成实物电路连接,要求滑动变阻器的滑片向右滑动时连入电路的电阻变小.
(2)小明把最后一根导线连接完毕后,看到电压表和电流表立即都有较大示数,他在实验操作中的两处错误是 _________ 和 _________ .
(3)改正错误后,小明改变Rx两端的电压和电流.两次测得的电阻值分别为R1=5.1Ω,R2=5.3Ω.第三次测量时.电流表的示数为0.5A,电压表的示数如图乙所示,则R3= _________ Ω,实验测得值应为Rx= _________ Ω.
(4)在某次实验时,电压表出现了故障不能使用,小亮用原有的电流表、滑动变阻器,增添一个定值电阻R0和一个单刀双掷开关.设计了如图丙所示的电路.测量时.闭合S1,将S2拨到1.电流表的示数为I1;将S2拨到2,电流表的示数为I2,小亮说待测电阻Rx=
【答案】
.小明认真分析电路后发现小亮的设计不合理,原因是 _________ .
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(1)(2)连接电路时开关没有断开;没有把滑动变阻器的
滑片置于阻值最大的位置.(3)5.2;5.2.(4)由于滑动变阻器串联在电路中S2由1拨到2时,电阻两端的电压发生变化.
【解析】
(1)电流表与电阻R串联,电压表选0~3V,并联在电阻R两端.变阻器滑片向右滑动电阻变小,所以变阻器应接右下的接线柱.
(2)正确的情况应该是闭合开关后,电流表和电压表才会有示数.
题中把最后一根导线连好后两表就有示数,说明他在连接电路时,开关始终是闭合的状态. 示数较大的原因是电流、电压较大,造成电流、电压较大的原因是变阻器连入的阻值太小. (3)先看量程、再看分度值、最后看指针位置.读出电压表示数,用电压除以电流算出电阻.最后算出三个电阻的平均值.
(4)在缺少电压表的情况下,用电流表和一个已知阻值R0的电阻也可以测出未知电阻RX的阻值.
方法是:将两电阻并联,用电流表分别测出两个电阻的电流,记为I1、I2.由于并联电压相等,所以I1R0=I2RX.I1、I2、R0都已知,这样就可以求出RX的阻值. 这个方法必须保证两个电阻两端的电压相等.小亮设计不合理的原因就是当S2拨到2以后,电流由I1变为了I2,变阻器的滑片没有滑动,它此时是一个定值电阻,所以变阻器第一次和第二次两端的电压发生了变化,故R0和RX两端的电压不相等. 解答: 解:(1)按照电流的方向连接:电流从正极经过开关以后,接下来从电流表的正接线柱进,从负接线柱出,应将电流表的负接线柱与电阻的右接线柱相连,然后将电阻的左接线柱与滑动变阻器的右下接线柱相连,最后将电压表并联在电阻两端.注意电压表应选用标
有3V的接线柱.答案如图甲:
(2)把最后一根导线连接好,两表就有示数,原因是连接电路时开关没有断开; 示数较大的原因是电阻太小,即没有把滑动变阻器的滑片置于阻值最大的位置.
故答案为:连接电路时开关没有断开;没有把滑动变阻器的滑片置于阻值最大的位置. (3)电压表所选量程是0~3V,分度值是0.1v,示数是2.6V, 电阻R3=
=
=5.2Ω,
=5.2Ω.
电阻的平均值:R=
故答案为:5.2;5.2.
(4)设变阻器的阻值是R′.
将S2拨到l.电流表的示数为I1,此时变阻器两端的电压是I1R′; 将S2拨到2,电流表的示数为I2,此时变阻器两端的电压是I2R′,
由于I1R′≠I2R′,所以R0和RX两端的电压不想等,也就无法得出电流与电阻成反比的关系. 故答案为:由于滑动变阻器串联在电路中S2由1拨到2时,电阻两端的电压发生变化.
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