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电路 科学实验(电路科学实验套装)

电路 科学实验(电路科学实验套装)

 

滚筒洗衣机内部有一个PTC加热元件。当门关闭时,PTC元件会变热,导致双金属板加热弯曲,打开主电源,锁定洗衣机的门锁。

认识实验一:电学测量型实验

一、技巧提炼

(一)电阻测量

1.实验内容

【实验目的】测量未知电阻

【实验器材】电池组、电压表、电流表、滑动变阻器、待测电阻、开关各一个,导线若干。

【实验原理】根据欧姆定律:

,可知:

,只要能测出电阻R两端电压和通过R的电流,根据公式即可计算出待测电阻R。

【实验步骤】一、根据给出的电路图,连接实物电路。

二、闭合开关,变阻器在较大位置时测量电流和电压,数据计入表格。

三、继续调节滑动变阻器,重复上述试验三次,数据计入表格。

四、根据公式,求出每次试验电阻值,并计入表格。

五、计算待求电阻平均值。

六、试验表格

试验次数

电压/V

电流/A

待求电阻Rx/ῼ

平均值Rx/ῼ

1

2

3

七、整理器材。

2.考查内容

考查方向

解答思路

补充电路

以某一电器为起点,观察一周,先连主电器,后连测量电器,注意连线不能交叉

测量前变阻器的位置、目的

处于最大位置、为了保护电路

变阻器连接

一上一下

开关状态

断开状态

补充测量数据

根据实验原理和测量数据规律补齐表格中空格

小灯泡电阻测量结果相差较大原因

小灯泡的电阻随温度的升高而变大

电路故障

电流表无示数,某处断路;电压表无示数,被测电器短路或电压表连线未接好

电流表、电压表反偏

正负极反接

分析测量数据求电阻

根据欧姆定律进行计算

测量结果误差较大原因

电流表或电压表有内阻

电流表对测量误差的影响

内接时测量结果偏大、外接时测量结果偏小

(二)测量小灯泡电功率

1.实验内容

【实验目的】测量小灯泡工作时的电功率。

【实验器材】小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、电源、开关、导线。

【实验原理】根据公式P=UI,用电压表测小灯泡两端的电压,用电流表测小灯泡中的电流,利用公式P=UI计算电功率,在额定电压下测出的电功率就是额定功率。

【实验步骤】一、按电路图连接好电路

二、闭合开关,调节滑动变阻器,使小灯泡两端的电压恰好等于小灯泡的额定电压2.5V,观察小灯泡的亮度,并记录电流表和电压表的示数。

三、调节滑动变阻器,使小灯泡两端的电压约等于小灯泡额定电压的1.2倍。观察小灯泡的亮度变化,并记录此时电流表和电压表的示数(注意:小灯泡两端的电压不能超过它的额定电压太多)。

四、调节滑动变阻器,使小灯泡两端的电压约等于小灯泡额定电压的0.8倍。观察小灯泡的亮度变化,并记录此时电流表和电压表的示数。

五、计算出三种情况下小灯泡的电功率。

六、整理器材。

七、实验表格

实验次数

实验要求

发光情况

电流/A

电压/V

电功率/W

1

额定电压

正常发光

2

额定电压1.2倍

较亮

3

额定电压0.8倍

较暗

【实验结论】(1)不同电压下,小灯泡的功率不同;实际电压越大,小灯泡功率越大。(2)小灯泡的亮度由小灯泡的实际功率决定,实际功率越大,小灯泡越亮。

2.考查内容

考查方向

解答思路

补充电路

以某一电器为起点,观察一周,先连主电器,后连测量电器,注意连线不能交叉

测量前变阻器的位置、目的

处于最大位置、为了保护电路

变阻器连接

一上一下

开关状态

断开状态

电路故障

电流表无示数,某处断路;电压表无示数,被测电器短路或电压表连线未接好

混和式结合了前馈式与反馈式的优点,通常有2个降噪麦克风,分别于耳塞内部与外部。

电流表、电压表反偏

正负极反接

影响小灯泡亮度的因素

由小灯泡实际功率决定,功率越大,亮度越高

确定划片移动方向和接入电阻大小

根据电阻与长度成正比接线

实际功率大小

根据公式:

进行计算

分析图像求额定功率

根据额定电压确定电流,计算即得额定功率

分析图象不同电压下灯丝电阻值不同

原因是灯丝电阻随温度的变化而变化

二、真题展示

(一)伏安法测电阻

【典例1】(2021·黑龙江中考真题)小芳利用如图所示的电路测量未知电阻Rx的阻值,阻值大约为5Ω。

(1) 请你根据电路图,用笔画线代替导线,在如图中完成实验电路的连接______.

(2) 闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片置于___________端(选填A或B).

(3) 闭合开关,发现电压表和电流表均无示数.小芳利用另一只完好的电压表进行检测,把电压表分别接在a、b之间和b、c之间,电压表均有示数;接在a、c之间,电压表无示数.如果电路连接完好,只有一个元件有故障,该故障是__________.

(4) 排除故障后,调节滑动变阻器,记录多组数据.画出了待测电阻Rx的I-U图像,如图所示.由图像可得Rx=__________Ω.

(5)小芳又设计了一种方案,也测出了Rx的阻值.电路如图所示,R0为阻值已知的定值电阻,电源电压未知且恒定不变.测量步骤如下:

①当开关__________时,电流表读书为I1;

②当开关S1、S2都闭合时,电流表读书为I2;

③待测电阻Rx=__________.(用已知和测出的物理量符号表示)

【答案】如图;B;滑动变阻器断路;4;S1闭合、S2断开;

【解析】(1)电源为两节干电池,最大电压3V,所以电压表应选0—3V,根据图像可以看出电路中的最大电流为0.6A,所以电流表应选0—0.6A量程;答案如下图:

(2)连接电路时,应断开开关,闭合开关前滑片应置于阻值最大处.根据滑动变阻器的接法,滑片滑到B端阻值最大;

(3)闭合开关,发现电压表和电流表均无示数.说明电路开路;小芳利用另一只完好的电压表进行检测,把电压表分别接在ab之间和bc之间,电压表均有示数,接在ac之间,电压表无示数.说明根据上述现象,就可以判断出滑动变阻器断路;

(4)从图像取一个点(2.0,0.5),根据欧姆定律就可以算出

(5)由图可知,闭合开关S1,断开开关S2,则两个电阻串联,此时R0两端的电压

,当两个开关均闭合时,电阻Rx被短路,则电源电压

,则Rx两端的电压

故答案为:如图;B;滑动变阻器断路;4;S1闭合、S2断开;

【典例2】(2021·江苏中考真题)要测量一个约为数百欧的电阻Rx的阻值。器材有:干电池两节,电压表(量程为0~3V、O~15V)、滑动变阻器(100Ω 2A)和电阻箱(0-9999Ω)各一个,开关、导线若干,测量电路如图甲所示。

(1)和通常使用的伏安法不同,这次实验没有选用电流表,请你简要说明原因:____________。

(2)在接通电路前,应将滑动变阻器的滑片P移到____________端.

(3)连接好电路,闭合开关,移动滑动变阻器滑片,使电压表示数如图乙所示为__________V。

(4)接下来把电路中的待测电阻Rx替换为电阻箱,然后要进行的操作是:___________。

【答案】电路电流太小,小于电流表的最小分度值,无法准确读数;b;2.5;调节电阻箱接入电路中的电阻直到电压表的示数显示为2.5V。

【解析】(1)[1]电路选用两节干电池做电源,电源电压约为3V,但是电路最小电阻都有数百欧,电路电阻较大,电路电流太小,小于电流表的最小分度值,无法准确读数。

(2)[2]在接通电路前,应将滑动变阻器的滑片P移到最大阻值处,分析图可知,应将滑片移到最b端。

(3)[3]电压表所选量程为0~3V,分度值为0.1V,读出此时电压表示数为2.5V。

(4)[4]把电路中的待测电阻Rx替换为电阻箱后,调节电阻箱接入电路中的电阻,当电压表的示数显示为2.5V时,Rx的阻值就和此时电阻箱接入电路的电阻大小相等。

(二)测量小灯泡电功率

【典例1】(2021·辽宁中考真题)测量小灯泡电功率。

(1)小明在测量额定电压为2.5V小灯泡L1电功率时,选择了电压恒定的电源、滑动变阻器、电压表和电流表等器材,设计了如图甲所示的电路。

①图甲中有一根导线尚未连接,请你用笔画线代替导线将电路补充完整______。正确连接电路后,闭合开关前应将滑动变阻器的滑片滑至最______(填左或右)端。闭合开关后,发现电流表和电压表的指针均不发生偏转,则电路出现的故障可能是滑动变阻器______。

②排除故障闭合开关,适当调节滑动变阻器的滑片,电压表的示数如图乙所示,为了测量小灯泡的额定功率,应使滑动变阻器连入电路的阻值______(填变大或变小)。小灯泡正常发光时,电流表的示数如图丙所示为______A,小灯泡的额定功率为______W。

③继续调节滑动变阻器的滑片,多次实验,小明发现灯丝的电阻是随功率变化的,当小灯泡的电阻为8Ω时,小灯泡的实际功率______(填大于、 小于或等于)额定功率。

(2)小明设计了如图丁所示的电路,用一个电压表或电流表,测量额定电压为U额的小灯泡L2的额定功率,已知定值电阻的阻值为R0、电源电压未知。请你完成下面的步骤。

①将______(填电压表并联在ab间、 电流表串联在a点或电流表串联在b点),只闭合开关S和S1,调节滑动变阻器的滑片使电表的示数为______,灯泡正常发光;

②只闭合开关S和S2,变阻器滑片位置______(填保持不动、 向右移动或向左移动)读出电表的示数U或者是I;

③小灯泡L2的额定功率表达式为P额=______。

【答案】如图;右;断路;变小;0.4;1;大于;电流表串联在b点;

;保持不动;

【解析】(1)①[1]电压表和灯泡并联,如图所示:

[2]为了保护电路,闭合开关前应将滑动变阻器的滑片滑至阻值最大处,即最右端。

[3]闭合开关后,发现电流表和电压表的指针均不发生偏转,说明电路中出现断路,可能是滑动变阻器断路。

②[4]适当调节滑动变阻器的滑片,电压表的示数如图乙所示,电压表的量程是0~3V,电压表的示数是2V,小灯泡的额定电压是2.5V,为了测量小灯泡的额定功率,应使滑动变阻器连入电路的阻值变小。

[5][6]由图丙可知,电流表的量程是0~0.6A,分度值是0.02A,电流表的示数是0.4A,小灯泡的额定功率P=UI=2.5V×0.4A=1W

③[7]小灯泡正常发光时的电阻

温度越高,小灯泡越亮,小灯泡功率越大,小灯泡的电阻越大,当小灯泡的电阻为8Ω时,小灯泡的温度比正常发光时温度高,小灯泡的实际功率比额定功率大。

(2)①[8][9]测量额定电压为U额的小灯泡L2的额定功率,电流表串联在b点,只闭合开关S和S1,调节滑动变阻器的滑片使电流表的示数为

②[10]只闭合开关S和S2,变阻器滑片位置保持不动,此时电流表测量灯泡和定值电阻R0的总电流,读出电表的示数I,灯泡的额定电流为I额=I-

③[11]小灯泡L2的额定功率表达式为P额=UI额=U额(I-

)。

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【典例2】(2021·湖南常德市)小明利用如图甲所示电路测量小灯泡的功率,被测小灯泡的额定电压为2.5V,电阻约为10Ω左右,实验室有如下器材:电源(U=6V),电流表(0~0.6A,0~3A),电压表(0~3V,0~15V),滑动变阻器、电阻箱各一只,单刀单掷、单刀双掷开关各一个,导线若干。

(1)图甲是小明刚连好的实物图,实验前小华帮他检查了一遍,发现有两处不合实验规范。请你指出来:①______;②______。

(2)完善电路后,闭合开关,小明改变滑动变阻器的阻值测量出了5组数据,并描点画出了小灯泡中电流随其两端电压变化的关系图像,如图乙所示,则小灯泡的额定功率为______W。

(3)实验中所使用的滑动变阻器的规格可能为______。

A.10Ω 3A B.30Ω 1A C.60Ω 1A

(4)在实验过程中,电压表发生故障,小明和小华增加一只电阻箱和一个单刀双掷开关设计出了丙、丁两种电路图,则能测出小灯泡额定电功率的是______。

【答案】闭合开关前滑片P没有处于阻值最大处;电流表所选量程太大;0.625;B;丙。

【解析】(1)[1][2]为了保护电路,闭合开关前,滑片P没有处于阻值最大处;小灯泡的电流在0.3A作用,不会超过0.6A,故电流表的量程选择的太大了。

(2)[3]测量小灯泡的额定电功率,需要选择小灯泡的额定电压,额定电压为2.5V,此时的电流为0.25A,故小灯泡的额定电功率为

小灯泡的额定电压为

(3)[4]电源电压为6V,小灯泡的额定电压为2.5V,则滑动变阻器需要分担的电压为

则滑动变阻器的最小阻值为

再尽可能的选择小电阻,故选B。

(4)[5]选择丙,开关S2接a,调节滑动变阻器,使电流表的示数为0.25A,小灯泡正常发光,保持滑动变阻器位置不动,开关S2接b,调节电阻箱,使电流表的示数为0.25A,则通过电阻箱和电流表就可以求出额定电压,即可求出小灯泡的额定电功率。

骨传导耳机最早出现的时间是在1935年,这种耳机第1次出现是给听力不好的病人使用的,帮助他们更好的听清周围的东西。

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