10.在“測定小燈泡電阻”的實(shí)驗中,小燈泡的額定電壓為2.5V,燈絲電阻約為8Ω.

(1)某同學(xué)連接的電路如圖甲所示,請指出其中的兩處錯誤或不妥:
①電壓表測燈泡和滑動變阻器兩端的電壓錯誤,
②電流表選用0~3A的量程不妥.
(2)將上述錯誤或不妥改正后,閉合開關(guān),發(fā)現(xiàn)燈泡發(fā)出特別耀眼的光,且此時電流表、電壓表都有示數(shù),則出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因可能是滑動變阻器的滑片沒有位于最大阻值處.
(3)實(shí)驗時,調(diào)節(jié)滑動變阻器,當(dāng)電壓表的示數(shù)為2.5V時,燈泡正常發(fā)光,此時電流表示數(shù)如圖乙所示,電流表示數(shù)為0.34A,則燈正常發(fā)光時電阻為7.4Ω(保留一位小數(shù)).
(4)小組實(shí)驗過程中記錄了下表內(nèi)的信息,小明同學(xué)分析表內(nèi)數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)該燈亮度增加時電阻變大(選填“變大”、“變小”或“不變”),造成這種現(xiàn)象的原因是小燈泡的電阻隨溫度的升高而增大.
U/VI/A燈泡亮度R/Ω
11.00.2很暗
21.50.25較亮
32.5正常
43.00.36很亮
(5)實(shí)驗結(jié)束后,小明、小紅交流時認(rèn)為:若用現(xiàn)有器材測量一個幾百歐姆的電阻時,由于電流小于電流表的最小分度值,造成電流測量誤差很大,所以不能直接測量.兩位同學(xué)通過分析,用現(xiàn)有的電源設(shè)計了如圖丙所示的電路,實(shí)驗時首先將滑片移到最右端,閉合開關(guān),讀出電壓表示數(shù)為U1,再將滑片移到最左端,讀出電壓表示數(shù)為U2,若電源電壓不變,滑動變阻器的最大電阻R0,則待測電阻Rx=$\frac{{U}_{1}{R}_{0}}{({U}_{2}-{U}_{1})}$(用U1、U2及R0表示);現(xiàn)有三個滑動變阻器分別是:“10Ω  1A”的R1、“20Ω  1A”的R2、“500Ω  1A”的R3,為了能順利完成實(shí)驗,應(yīng)選用的滑動變阻器為R3(選填“R1”、“R2”或“R3”).

分析 (1)在實(shí)物圖中找連接錯誤之處,一般從電流表、電壓表、滑動變阻器的使用方法上考慮:電壓表量程選擇要看燈泡的額定電壓,電流表的量程要通過I=$\frac{U}{R}$計算得出,還要注意電壓表和電流表的正負(fù)接線柱和連入電路的方法,滑動變阻器要從接線柱的選擇和滑片位置考慮;
(2)燈泡亮的耀眼→電流太大→電路總電阻太小→滑動變阻器的滑片沒在最大阻值處;
(3)要測燈泡額定功率,電壓為額定電壓2.5V,讀出額定電流,根據(jù)歐姆定律求出正常發(fā)光時的電阻;
(4)根據(jù)歐姆定律求出表中不同電壓下燈泡的電阻,然后分析電阻的變化;再根據(jù)燈泡的電阻與溫度有關(guān)進(jìn)行解答;
(5)利用歐姆定律求出電流中的電流,與電流表的分度值比較即可判斷;先根據(jù)滑動變阻器的示數(shù)和電壓表的示數(shù)求出電路中的電流,再根據(jù)歐姆定律的變形公式求出待測電阻的阻值;在選擇滑動變阻器時,要根據(jù)電源電壓、電壓表的量程及待測電阻的阻值共同分析,要保證電壓表讀數(shù)準(zhǔn)確.

解答 解:(1)①實(shí)驗中,電壓表應(yīng)測燈泡兩端的電壓,而電路圖中電壓表測燈泡和滑動變阻器兩端的電壓;
②燈泡的額定電流約為I′=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{8Ω}$=0.3125A,電流表用選0~0.6A的量程,而電路圖中選的是0~3A;
(2)燈泡亮的耀眼→電流太大→電路總電阻太小→滑動變阻器的滑片沒再最大阻值處,滑動變阻器不能起到保護(hù)電路的作用;
(3)燈泡正常發(fā)光時的電壓為額定電壓,電壓表示數(shù)為2.5V,
圖乙中,電流表的量程為0~0.6A,分度值為0.02A,示數(shù)I=0.34A,
由I=$\frac{U}{R}$可得,燈泡正常工作時的電阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.34A}$≈7.4Ω;
(4)由表格中數(shù)據(jù)知,R1=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{1V}{0.2A}$=5Ω,R2=$\frac{{U}_{2}}{{I}_{2}}$=$\frac{1.5V}{0.25A}$=6Ω,R4=$\frac{{U}_{4}}{{I}_{4}}$=$\frac{3V}{0.36A}$=8.3Ω,
隨著電壓的增大,電流增大,根據(jù)P=UI知,功率也增大,由電阻及燈泡的亮暗程度得,小燈泡的電阻隨溫度的升高而增大;
(5)電源是由干電池兩節(jié)(電壓恒定)組成,故電源電壓為1.5V×2=3V;
當(dāng)被測電阻為200Ω時,電路中的電流:I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3V}{200Ω}$=0.015A,而電流表的最小分度值為0.02A,會造成電流測量誤差很大,所以不能直接測量;
當(dāng)滑片在最左端時,電壓表的示數(shù)等于電源電壓;
當(dāng)滑片在最右端時,由串聯(lián)電路電壓的特點(diǎn)可知,滑動變阻器兩端電壓為U2-U1,
此時電路中的電流:I=$\frac{{U}_{2}-{U}_{1}}{{R}_{0}}$;
由I=$\frac{U}{R}$可得,待測電阻的阻值:Rx=$\frac{{U}_{1}{R}_{0}}{({U}_{2}-{U}_{1})}$;
因為待測電阻的阻值為幾百歐,并且串聯(lián)電路起分壓作用,當(dāng)串聯(lián)的滑動變阻器的阻值太小時,移動滑片的位置,滑動變阻器分得的電壓太小,則電壓表的示數(shù)幾乎沒有變化,不能準(zhǔn)確讀出電壓值,故滑動變阻器的最大阻值應(yīng)較大,滑片的移動能使電壓表示數(shù)發(fā)生明顯改變,故選擇“500Ω  1A”的R3
故答案為:
(1)①電壓表測燈泡和滑動變阻器兩端的電壓錯誤;②電流表選用0~3A的量程不妥;
(2)滑動變阻器的滑片沒有位于最大阻值處;
(3)2.5;0.34;7.4;
(4)變大;小燈泡的電阻隨溫度的升高而增大;
(5)電流小于電流表的最小分度值;$\frac{{U}_{1}{R}_{0}}{({U}_{2}-{U}_{1})}$;R3

點(diǎn)評 本題是“測定小燈泡電阻”的實(shí)驗,考查了實(shí)物電路的連接中電壓表、電流表的接法及量程的選擇,同時考查了電流表的讀數(shù)及電阻的計算;還考查未知電阻的測量,特別注意當(dāng)電路中電流小于電流表的最小分度值時,電流將無法準(zhǔn)確讀出;在進(jìn)行選擇滑動變阻器時,要注意電壓表能準(zhǔn)確讀數(shù).

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表一
物質(zhì)初溫/℃末溫/℃通電時間/min
15202
某種
液體
15252
表二
物質(zhì)比熱容/[J/(kg•℃)]
酒精2.4×103
煤油2.1×103
2.1×103
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(1)連接實(shí)驗電路的過程中開關(guān)應(yīng)斷開.
(2)請你用筆畫線代替導(dǎo)線,將下圖甲所示的實(shí)驗電路連接完整(要求滑動變阻器的滑片P向左移動時電流表的示數(shù)變大).閉合開關(guān)前應(yīng)將滑動變阻器的滑片移到B端(選填“A”或“B”).
(3)閉合開關(guān)后,緩慢移動滑動變阻器的滑片P,同時觀察電壓表(選填“電壓表”或“電流表”)示數(shù)的變化.當(dāng)電壓表的示數(shù)如圖乙所示時,其讀數(shù)為1.8V;若要測得小燈泡正常發(fā)光時的電阻,滑片P應(yīng)向A(選填“A”或“B”)端移動.
(4)實(shí)驗時閉合開關(guān),兩表均有示數(shù),若將小燈泡從燈座中取走,電壓表有示數(shù),電流表無示數(shù)(兩空均選填“有”或“無”).
(5)改變滑片P的位置,獲得多組對應(yīng)的電壓、電流值,繪制了如圖丙所示的I/U圖象(不計小燈泡電阻隨溫度的變化).由圖象可知,小燈泡正常發(fā)光時的電阻是10Ω;我們還能算出小燈泡的額定功率是0.625 W.

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t/℃868890929496989898989898
(4)根據(jù)以上數(shù)據(jù),在圖(2)中畫出水的沸騰的圖象.
(5)由圖象可知,水的沸點(diǎn)是98℃,根據(jù)實(shí)驗現(xiàn)象歸納水沸騰時的特點(diǎn):不斷吸收熱量,溫度保持不變.
(6)根據(jù)實(shí)驗現(xiàn)象知水沸騰時氣泡上升的情況是圖(3)中的a.
(7)實(shí)驗過程中發(fā)現(xiàn):從開始加熱到水剛沸騰時所用時間過長,為什么?請你說出一種可能的原因.

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