温度对导体电阻的影响
一、单选题
1.在综合实践活动课上,小明设计了一个如图甲所示的调光电路。已知电源电压不变,L标有“6V3W”字样,定值电阻R1的阻值为6Ω。闭合开关,将滑动电阻R2的滑片P从最右端逐渐滑至最左端,记下多组对应的电压表和电流表示数,描绘出的I﹣U图线如图乙所示则下列说法正确的是( )
A.滑动变阻器的最大阻值为12Ω
B.电源电压为10V
C.滑片在滑动过程中,灯丝电阻保持不变
D.滑动变阻器R2的滑片P在最右端时,灯泡L的实际功率为0.36W
2.灯泡L上标有“6V 3W”字样,它两端的电压与电流变化的关系如图甲所示。现把灯泡L接入图乙所示的电路中,若电源电压恒为10V不变,电流表的量程为“0~0.6A”,电压表的量程为“0~15V”,且所有元件完好,则下列说法中错误的是( )
A.灯泡L的阻值随电压的增大而增大
B.灯泡L正常发光时,电压表的示数为4V
C.为了保证电路安全,整个电路消耗的最大功率6W
D.当电流表示数为0.2A时,滑动变阻器R消耗的电功率为1.8W
3.小明用如图电路测量小灯泡电功率.电源电压是,小灯泡上标有“”字样,图乙是小灯泡的图象,下列说法不正确的是( )
A.小灯泡的额定电流为
B.正常发光时,小灯泡的功率为
C.灯泡电阻发生变化是因为温度影响
D.当电路中电流为时,灯较暗,滑动变阻器的电功率为
4.某小灯泡的额定电压为6V,小明同学通过实验测得它的电流随电压变化的曲线如图所示。由图可知( )
A.灯泡的电阻不变
B.电流I与电压U成正比
C.灯泡的额定功率随着两端电压增大而增大
D.灯泡的电阻会随两端的电压变化而变化
5.如图所示的钨丝是将一个白炽灯去除玻璃罩制成的,闭合开关S,小灯泡L发光,钨丝不发光,向钨线吹气时,小灯泡L变亮,用酒精灯给钨丝加热,小灯泡L逐渐变暗直至熄灭,由实验可知( )
A.钨丝的电阻随温度升高而减小
B.向钨丝吹气时,钨丝电阻变小
C.给钨丝加热时,电路中的电流变大
D.小灯泡L发光而钨丝不发光是因为通过钨丝的电流小于小灯泡L的电流
二、多选题
6.如图所示两个实验,甲用酒精灯加热金属丝时,灯泡变暗。乙将玻璃芯加热到红炽状态时,灯泡将发光,下面描述这两个实验现象中说法正确的是( )
A.加热金属丝会使其电阻变小,电流表示数增大
B.加热使玻璃芯由绝缘体变成了导体,实验说明导体和绝缘体之间没有绝对界限
C.甲图中,灯泡和金属丝发热不同,但电流相同
D.不加热时,这两个实验所示的电路在闭合开关后都没有电流
7.如图甲所示,电源电压保持不变,闭合开关S,滑动变阻器滑片从b点滑动到a点时,小灯泡恰好正常发光。电流表示数与两个电压表示数的关系图象如图乙。下列说法正确的是( )
A.电源电压为8V
B.小灯泡灯丝的电阻为10Ω
C.小灯泡的额定功率为1.2W
D.该过程中电路总功率的变化范围是0.8W~2.4W
8.小明测量小灯泡的电功率,电路如图甲所示,电源电压恒为6V,小灯泡上标有“3.8V”字样。实验得到小灯泡的U﹣I图象如图乙所示。下列分析正确的是( )
A.小灯泡的额定功率为10W
B.小灯泡的电阻为10Ω
C.小灯泡正常发光时,滑动变阻器接入电路中的电压为2.2V
D.小灯泡两端电压为2.0V时,滑动变阻器消耗的电功率为0.88W
三、填空题
9.如图甲是某同学设计的调光灯电路,图中小灯泡的额定电压为3V,电源电压保持4.5V不变,电流表的量程为0~0.6A,电压表的量程为0~3V。闭合开关S后,移动滑动变阻器滑片,得到小灯泡的I﹣U关系图像如图乙所示,说明灯丝电阻跟________有关,小灯泡正常发光时的电功率为________W,为了保证电路安全,滑动变阻器R可接入电路中的最小阻值为________Ω。
10.如题图所示,闭合开关,用酒精灯给电阻丝加热,小灯泡的亮度变暗,说明______。
11.有一种亮度可以调节的小台灯,其电路如图甲,电源电压为24V,灯泡L的额定电压为24V,通过灯泡L的电流跟其两端电压的关系如图乙,调节滑动变阻器R,使灯泡的实际功率为时,滑动变阻器R连入电路的阻值是___________观察图像发现灯泡L的电阻是在增大的,这是因为___________。
12.某传达室在前门、后门安装了如图甲所示的控制电路:前门来人按开关,红灯亮;后门来人按开关,绿灯亮.两灯正常工作时的电压均为6伏,如图乙是两灯的电流随其两端电压变化的曲线.
(1)从乙图可知,小灯泡的电阻随着电压和电流的增大而________(填“增大”或“减小”),引起小灯泡电阻变化的因素是________;
(2)两灯同时正常工作时,电路的总电阻是__________?
13.一个标有“12V”字样额定功率未知的灯泡,在室内测得其灯丝电阻R随灯泡两端电压U变化的关系图线如图所示.则灯泡正常发光时的电阻为_____Ω.假如灯丝电阻与其热力学温度成正比,室温为300K(K是热力学温度单位),那么在灯泡正常发光的情况下,灯丝的温度为_____K.
14.如图所示,闭合开关,将灯丝断开的玻璃芯加热到红炽状态时,灯泡将__________(选填“发光”或“不发光”),原因是玻璃由绝缘体变成了__________.
15.如图所示的图象分别是家庭电路中的两个白炽灯泡L1、L2的U﹣I图象.由这两条曲线可知,当灯泡两端电压增大时,灯丝的电阻也随着增大,而电阻是导体本身的一种性质与电压、电流无关,对此你如何解释?_____.在确保电路安全的前提下,将灯泡L1、L2串联在电路中,则电源电压最大为_____V。
四、实验题
16.某物理兴趣小组在做“测量小灯泡的电功率”实验时,选取的电源为三节新干电池,使用的小灯泡额定电压为2.5伏。
(1)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片调置____端;
(2)他们移动滑片P,记下多组对应的电压表和电流表的示数,并绘制成图丙所示的图象,根据图象信息,可知小灯泡的额定功率是________W;
(3)由图象乙可知,小灯泡的U~I图象不是过原点的直线,原因是:__________________________。
17.物理兴趣小组的同学们实验测量标有“2.5V”的小灯泡L的电阻,图甲是连接好的部分电路。
(1)请你用笔画线代替导线,将图甲中的实物电路连接完整(要求:变阻器滑片P向左移动时,变阻器R连入电路的阻值变大);______
(2)实验中除保护电路外,滑动变阻器另一个作用是______。闭合开关,小灯泡不亮,电压表和电流表示数都很小,造成这种现象的原因可能是______;
(3)正常进行实验时,调节滑动变阻器,使小灯泡两端的电压逐渐变化,测量数据记录如下表所示。实验中为使小灯泡两端电压增大,应该将变阻器的滑片P向______(选填“A”或“B”)端移动。当小灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时的阻值为______(结果保留一位小数);
实验次数 电压U/V 电流I/A 电阻R/Ω
1 1.5 0.16 9.4
2 2.0 0.20 10.2
3 2.5
(4)由实验数据可知,当小灯泡两端电压增大时,灯泡的阻值______(选填“变大”、“变小”或“不变”),你认为原因是______;
(5)本实验进行多次测量的目的与下列实验中多次测量的目的相同的是______(填字母代号)。
A.测量定值电阻的阻值
B.用刻度尺测量铅笔的长度
C.测量小灯泡的电功率
D.探究电流与电压和电阻之间关系
18.探究电流与电压、电阻的关系:
(1)根据电路图将实物电路连接完整_______;
①接通电路前,将滑动变阻器的滑片P移到阻值最大处;
②在ab间分别接入的定值电阻R1、的定值电阻R2,移动滑片P,测量并记下几组电压表和电流表的值,填入表1、表2中:
表1:
次数 1 2 3
U/V 1 2 3
I/A 0.2 0.4 0.6
表2:
次数 4 5 6
U/V 1 2 3
I/A 0.1 0.2 0.3
(2)图中_______线表示R2的U-I关系图像;
(3)分析第_______次数据可知:在导体两端电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比;
(4)将上述实验电路中的定值电阻换成标有“4V;0.5A”的小灯泡。在测量小灯泡的电功率时,两电表示数如图所示,此时小灯泡的实际功率为______W,要使小灯泡正常发光,应将滑动变阻器的滑片向_______(选填“左”或“右”)移动。小雨还计算了小灯泡的电阻,发现电阻发生改变,这是因为小灯泡的电阻受到________的影响。
19.为研究温度对导体电阻的影响,小明设计了如图所示的实验,用酒精灯对电路中的一段金属导体进行加热。该实验存在缺陷是:___________,改进方法是:___________。
20.小红和小明利用“10Ω 1A”的滑动变阻器、新干电池(若干)和其它常用器材,分别测量规格为3.8V和2.5V小灯泡的额定功率。
(1)小红连接的实验电路如图甲所示,若灯泡的规格为3.8V,请用笔画线代替导线,帮她将电路连接完整_____(变阻器接入电路阻值最大);
(2)电路连接完毕,闭合开关并移动滑片,小红发现小灯泡始终不发光。她猜想可能是:A.小灯泡的灯丝断了;B.小灯泡短路;C.滑动变阻器断路。她进一步观察发现电流表示数一直为零,由此可判断猜想 _____是错误的,又观察发现电压表一直有示数,最终她确定猜想 _____是正确的(均选填“A”“B”或“C”);
(3)排除故障后,小红移动滑片,使电压表的示数达到小灯泡的额定电压,此时电流表的指针如图乙所示为 _____A,则小灯泡的额定功率为 _____W;
(4)为了省事,小明只把图甲所示电路中的灯泡更换为规格为“2.5V”的小灯泡,准备测量其额定功率。他闭合开关发现灯泡会发光,但无论如何移动滑片,电压表的示数始终高于2.5V,他接下来的具体操作是 _____(不添加其它器材),才能让实验进行下去;
(5)小红和小明讨论后认为,该电路不能完成的实验是 _____(填字母序号)。
A.探究串联电路中的电流规律
B.探究串联电路中的电压规律
C.探究电流与电压的关系
21.小刚在实验室利用图甲所示(如图所示)的实验装置测量额定电压为2.5V小灯泡的额定功率(电源电压恒定)。实验步骤如下:
(1)开关闭合前,应将滑片移到变阻器的 _____(选填“最左”或“最右”)端;
(2)闭合开关,移动变阻器的滑片,电流表有示数,而电压表没有示数,故障的原因可能是小灯泡 _____(选填“短路”或“断路”);
(3)排除故障后,移动变阻器的滑片到某一位置时,电压表的示数为1V,此时应将变阻器的滑片向 _____(选填“左”或“右”)滑动,直到电压表的示数为2.5V时为止,此时电流表的示数如图乙所示,则电流值为 _____A,小灯泡的额定功率为 _____W;
(4)根据实验数据绘制的通过小灯泡的电流随其两端电压变化的图像,如图丙所示,该图像不是直线的原因是 _____。
22.小玲在测量小灯泡的电阻实验后,产生了一个想法:白炽灯从通电到正常发光是否需要时间?
(1)由图可知,在刚通电的瞬间,灯丝的电阻______(选填“最大”或“最小”),通过小灯泡的电流______(选填“最大”或“最小”);由此可以判断,家里的白炽灯在刚开灯的瞬间,灯丝______(选填“容易”或“不容易”)烧断;
(2)通过实验,小玲发现灯泡从通电到正常发光需要的时间为6×10-2s,在这段时间内,小灯泡的实际功率在不断______(选填“变大”或“变小”),正常发光时,通过小灯泡的电流是______A,此时小灯泡的电阻为______Ω;
(3)造成电流变化的原因是______。
23.为测量小灯泡正常工作时的电阻值,小博利用额定电压为2.5V的小灯泡、电压为6伏的电源、规格分别为“20Ω 1A”、“10Ω 1.5A”的滑动变阻器R1、R2等器材连接电路(如图甲),实验步骤如下:
①闭合开关S、S1,移动滑动变阻器R1的滑片至电压表示数为2.5V,此时电流表示数如图乙所示。
②断开开关S1,______。此时滑动变阻器R2的阻值与灯泡正常工作时的阻值相等。
③多次移动滑动变阻器R1的滑片,记录对应的电压和电流值,求出对应的电阻值,并取平均值。
(1)图乙中电流表的示数为______安;
(2)请将小博实验步骤②中的实验操作补充完整;
(3)小博将实验获得的数据作成电压U和电流I之间的关系曲线,如图丙。但小雅仔细分析实验后,认为小博所作的曲线中有不合理的地方,请指出并说明理由。______。
24.在测量小灯泡电功率的实验中,电源电压为4. 5 V,小灯泡的额定电压为2.5 V。
(1)小红同学按图甲电路连接好最后一根导线,小灯泡立即发出明亮耀眼的光,并很快熄灭,检查后发现连线正确,请你找出她在实验中两个操作不当之处:
①_________________ ;
②____________________。
(2)小明同学连接好电路闭合开关后,移动滑片P到某一位置时,电压表示数(如图乙所示)为 ______ V。若他想测量小灯泡的额定功率,应将图甲中滑动变阻器的滑片P向 ________ (填“A”或“B”)端移动,使电压表的示数为 ________ V。
(3)小明同学继续移动滑片P,记下多组对应的电压表和电流表的示数,并绘制成如图丙所示的I一U关系图像。根据图像信息,可计算出小灯泡的额定功率是 ________ W。还可以得出:小灯泡的实际功率随实际电压的增大而 ________ (填“增大” “减小”或“不变”),小灯泡的电阻随 ________ 的升高而增大。
25.某实验小组用图甲所示电路测量小灯泡的电功率。实验器材中,小灯泡标有“3.8V”,滑动变阻器标有“12Ω1.5A”,电源电压6V。
(1)请用笔画线代替导线,按照图甲所示电路,将图乙的实物电路连接完整,使滑动变阻器的滑片向左移动时小灯泡变暗。
( )
(2)小明同学负责器材的连接。当他连接好最后一根导线时,灯泡立即发出明亮耀眼的光并很快熄灭,后经检查灯泡灯丝断了;请问“小明连好最后一根导线,灯泡立即发光的”原因_____。“灯泡灯丝断了”的原因是_____。小明连接过程中,还可能出现了以下错误中的_____(选填字母序号)。
A.电压表串联在了电路中
B.电流表并联在了小灯泡两端
C.连接滑动变阻器时,用了C、D两个接线柱
D,连接滑动变阻器时,用了A、B两个接线柱
(3)小灯泡熄灭后,发现电压表有示数,该示数接近_____V。
(4)更换上完全相同的小灯泡,正确连好电路,通过完全正确的操作获得数据如下表。
实验次数 1 2 3 4
电压U/V 2.0 3.0 3.8 4.2
电流I/A 0.33 0.34 0.40 0.42
小灯泡亮度 不亮 较暗 正常 较亮
小灯泡电阻R/Ω 6.0 8.8 9.5 10.0
由表中数据可知小灯泡正常工作时的功率为_____W;从表中数据还可以看出小灯泡的电阻随温度升高而_____。
(5)小明还想测量小灯泡不亮时的电阻,但无论怎样调节滑动变阻器,小灯泡两端的电压也不能低于2V。经过分析,至少有两种方案可行:其一是“其它条件均不变时,换用总阻值较_____的滑动变阻器”;其二是"其它条件均不变时,换用电压较_____的电源。
参考答案:
1.D
【详解】由图甲得,灯泡L、定值电阻R1、滑动变阻器串联,电压表测量滑动变阻器的电压,电流表测量电路的电流。
A.由图乙得,滑动变阻器的最大电压为6V,此时电路的电流为0.3A,由串联电路分压特点得,此时滑动变阻器接入电路中的电阻最大,由欧姆定律得,滑动变阻器的最大阻值为
故A错误;
B.由得,灯泡正常发光时,流过灯丝的电流为
由图乙得,滑片滑动过程中,电压表的示数由0V变为6V,电流表的示数由0.5A变为0.3A, 当电路电流为0.5A时,电压表示数为0,说明此时滑动变阻器接入电路中的电阻为0,电源电压为
故B错误;
C.滑片在滑动过程中,灯丝的电压和电流发生改变,灯泡的功率改变,灯丝的温度改变,灯丝的电阻随灯丝的温度的改变而改变,因此灯丝的电阻发生改变,故C错误;
D.滑动变阻器R2的滑片P在最右端时,滑动变阻器接入电路中的电阻最大,电路中的电流为0.3A,滑动变阻器的电压为6V,由欧姆定律得,定值电阻的电压为
此时灯泡的电压为
电路中灯泡L的实际功率为
故D正确。
故选D。
2.C
【详解】A.图甲是灯泡的U-I图像,其斜率表示灯泡的电阻,由图甲可知,斜率增大,则灯泡L的阻值随电压的增大而增大,故A正确,不符合题意;
B.灯泡正常发光时的电压UL=6V,因为串联电路中总电压等于各分电压之和,所以灯泡L正常发光时,电压表的示数
UR=U-UL=10V-6V=4V
故B正确,不符合题意;
C.由电流表的量程可知,电路中的最大电流为0.6A,为了保证电路的安全,灯泡允许通过的最大电流
所以电路中的最大电流为0.5A,整个电路消耗的最大功率
P最大=UI最大=10V×0.5A=5W
故C错误,符合题意;
D.由图甲可知,当电流为0.2A时,灯泡两端电压为1V,所以滑动变阻器两端电压
UR'=U-UL'=10V-1V=9V
所以电阻R的电功率
PR=URI=9V×0.2A=1.8W
故D正确,不符合题意。
故选C。
3.B
【详解】A.当小灯泡两端的电压达到额定电压时的电流为额定电流,由图乙可知,当灯泡的电压为额定电压3.8V,额定电流为0.3A,故A不符合题意;
B.当小灯泡达到额定电压3.8V时,额定电流为0.3A,此时功率
P=UI=3.8V×0.3A=1.14W
故B符合题意;
C.由图乙可知,灯泡的电阻不是定值,灯泡发光时,灯丝的电阻随着两端的电压增大而增大,电压越大,灯丝的温度越高,电阻也越大,故C不符合题意;
D.当电路中电流为 0.22A 时,灯泡两端的电压为2V,滑动变阻器两端的电压为
U′=8V-2V=6V
滑动变阻器的功率
P′=U′I′=6V×0.22A=1.32W
故D不符合题意。
故选B。
4.D
【详解】ABD.从图中可以看出,图像中电阻的阻值随温度的升高而增大,故通过灯泡的电流与灯泡两端的电压不是正比关系,而灯丝电阻随温度的升高而增大,因此灯泡的电阻会随两端的电压变化而变化,故AB错误,D正确;
C.因为小灯泡的额定功率为定值,不会随着两灯泡端电压增大而增大,故C错误。
故选D。
5.B
【详解】AC.用酒精灯对白炽灯的钨丝加热,钨丝的温度升高,观察到小灯泡L的亮度明显变暗,说明通过小灯泡L的电流变小,钨丝的电阻增大,故AC不符合题意;
B.闭合开关S,小灯泡L发光,钨丝不发光,向钨丝吹气时,小灯泡L变亮,说明通过小灯泡的电流变大,则钨丝的电阻减小,故B符合题意;
D.由于钨丝和小灯泡串联接入电路中,则通过它们的电流是相同的,故D不符合题意。
故选B。
6.BC
【详解】A.由图甲可知,用酒精灯对金属丝进行加热,金属丝的温度升高,电阻变大,使电路的总电阻变大,电流变小(电流表示数变小),所以灯泡亮度变暗,该现象说明了电阻丝的电阻随温度升高而增大,故A错误;
B.乙图中玻璃为绝缘体,不加热时灯泡不发光;用酒精灯对玻璃进行加热,玻璃的温度升高,加热到红炽状态时,灯泡将发光,此时玻璃变成了导体,该现象说明了玻璃在高温条件下可以变成导体,即导体和绝缘体之间没有绝对界限,故B正确;
C.甲图中,灯泡和金属丝串联在电路中,虽发热不同,但电流相同,故C正确;
D.不加热时,甲图中金属丝的电阻较小,因此电路中有电流通过;而乙图中玻璃为绝缘体,电阻太大,电路中通过的电流非常小,故D错误。
故选BC。
7.ACD
【详解】A.由图可知滑动变阻器和灯泡串联,电压表V1测量滑动变阻器两端电压,电压表V2测量灯泡两端电压。所以电源电压等于两电压表示数之和,即
U电=7V+1V=8V
故A正确;
B.灯丝电阻会随温度升高而增大,通过灯丝的电流与灯泡两端电压不会是线性变化,所以滑动变阻器滑片从b点滑动到a点的过程中,灯丝电阻在变大,故B错误;
C.电阻两端电压与电阻成正比,由图甲、乙可知当滑动变阻器滑片在a点时,滑动变阻器两端电压为4V,此时电路中电流为0.3A。由图乙可知当滑动变阻器滑片在a点时,灯泡两端电压为4V,此时灯泡正常发光,所以小灯泡的额定功率为
P=UI=4V×0.3A=1.2W
故C正确;
D.由图乙可知电路中最小电流为0.1A,所以最小功率为
P小=U电I小=8V×0.1A=0.8W
电路中最大电流为0.3A,所以最大功率为
P大=U电I大=8V×0.3A=2.4W
所以该过程中电路总功率的变化范围是0.8W~2.4W,故D正确。
故选ACD。
8.CD
【详解】A.由图乙可知,小灯泡两端电压为3.8V时,电流为0.38A,额定功率为
故A错误;
B.小灯泡的电阻随温度的变化而变化,不是定值电阻,故B错误;
C.小灯泡正常发光时,滑动变阻器两端电压为
故C正确;
D.小灯泡两端电压为2.0V时,滑动变阻器两端电压为
由图乙可知,此时灯泡中电流为0.22A,滑动变阻器消耗的电功率为
故D正确。
故选CD。
9. 温度 0.9 5
【详解】[1]由图乙可知,灯泡两端的电压增大,通过灯泡的电流也增大,但灯泡两端的电压增加比通过灯泡的电流增加的更快,由欧姆定律可知,小灯泡的电阻随电压增大而增大,由P=UI可知,电压和电流都增大时,电功率增大,温度升高,说明小灯泡的电阻随温度的升高而增大,即灯丝的电阻与温度有关。
[2]由图甲可知,滑动变阻器与灯泡串联,电压表测灯泡两端的电压,电流表测电路中的电流。由图乙可知,当灯泡两端的电压等于额定电压3V时,通过灯泡的电流为0.3A,则小灯泡正常发光时的电功率为
[3]电流表的量程为0~0.6A,灯泡正常发光时的电流为0.3A,因为串联电路中电流处处相等,因此为了安全电路中的最大电流为0.3A,此时灯泡两端的电压为3V,在电压表的量程范围内。由串联电路中电压特点可知,滑动变阻器两端的电压为
由欧姆定律可知,滑动变阻器R可接入电路中的最小阻值为
10.见解析
【详解】用酒精灯对电阻丝加热,电阻丝的温度升高,观察到小灯泡的亮度明显变暗,说明通过小灯泡的电流变小,电路的电阻增大,这个现象说明:导体的电阻跟温度有关,电阻丝电阻随温度的升高而增大。
11. 90 灯丝电阻随温度的升高而增大
【详解】[1]由图乙可以知道,当灯泡两端的电压为6V,通过的电流为0.2A时,灯泡的实际功率为1.2W,因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,灯泡的实际功率为1.2W时,滑动变阻器两端的电压为
U滑=U-UL1=24V-6V=18V
串联电路中各处的电流相等,由欧姆定律的计算公式可得,滑动变阻器R连入电路的阻值为
[2]在材料、长度和横截面一定时,灯丝电阻还与温度有关,并且灯丝电阻随温度的升高而增大。
12. 增大 温度 4Ω
【详解】(1)[1][2]灯丝两端的电压增大时,通过的电流增大;由P=UI可知,其电功率增大,灯泡变亮,灯丝的温度升高,灯丝的电阻增大;引起小灯泡电阻变化的因素是温度;
(2)[3]两灯正常工作时的电压均为6V,由图象数据可知,通过绿灯、红灯的电流分别为1A、0.5A;要两灯都正常工作,图甲中两开关都应闭合,此时两灯泡并联;则总电流:
I=I1+I2=1A+0.5A=1.5A,
由 可知,电路的总电阻:
;
13. 6 1800
【详解】灯泡正常发光时的电压值为12V,由图象可知,当电压为12V时,灯丝电阻为6Ω;由图可知室温下灯丝的电阻为1Ω;则灯泡正常发光时的电阻为室温下灯丝电阻的6倍;因灯丝电阻与热力学温度成正比,故此时灯丝的温度应为6×300K=1800K.
14. 发光 导体
【分析】考查的是温度对导体电阻的影响,即导线与绝缘体之间没有绝对的界限,当条件变化时,绝缘体可以变成导体.
【详解】由于导体与绝缘体之间没有绝对的界线,而玻璃在高温状态下会变成导体,所以,当闭合开关,将玻璃芯加热到红炽状态时,小灯泡将发光.
15. 灯丝电阻随温度升高而增大 300
【详解】[1]导体的电阻受温度的影响造成的,由图象可知,正常工作时,L1的电流小,串联时就要先考虑L1的承受能力,当温度变化不大时,导体的电阻不变,但像灯丝正常发光时温度达到2000℃以上,电阻将发生变化,所以会出现上面的U-I图象。
[2]由U-I图象可知,要使灯正常发光(安全),最大电流不能超过0.25A,由图知:当I=00.25A时,U1=220V,U2=80V,所以
U=U1+U2=220V+80V=300V
16. A 0.5 灯泡的电阻随温度的变化而变化
【详解】(1)[1]闭合开关前,为保护电路,应将滑动变阻器的滑片移动到阻值最大处,即调置A端。
(2)[2]小灯泡额定电压为2.5伏,根据绘制成图丙所示的图象可知,额定电压下的电流为0.2A,可知小灯泡的额定功率是
P=UI=2.5V×0.2A=0.5W
(3)[3]由图象乙可知,小灯泡的U~I图象不是过原点的直线,说明电流与电压不成正比,即灯的电阻是变化的,原因是灯泡的电阻随温度的变化而变化。
17. 改变灯泡两端的电压(或改变通过灯泡的电流) 滑动变阻器连入电路中的电阻太大,灯泡的实际功率很小 B 11.4 变大 小灯泡的阻值受温度的影响 CD
【详解】(1)[1]根据题意可知,小灯泡L的额定电压为2.5V,故电压表应选0~3V量程并联在灯泡两端;滑动变阻器接入电路时,应一上一下串联在电路中,如甲图所示可知,滑动变阻器上端与C端相连,当变阻器滑片P向左移动时,变阻器R连入电路的阻值变大,说明变阻器滑片向左移动时接入电路中的电阻线长度增加,即变阻器选用右下接线柱与开关串联接入电路中,如图所示:
(2)[2]滑动变阻器在滑动过程中,可以改变滑动变阻器接入电路中的阻值,从而改变电路中的总电阻,根据,当电源电压不变时,移动滑片P可以改变电路中的电流,从而改变灯泡两端的电压,所以实验中除保护电路外滑动变阻器另一个作用是:改变灯泡两端的电压(或改变通过灯泡的电流)。
[3]闭合开关后,电流表测量电路中电流I,电压表测量灯泡两端电压UL。根据题意可知电路中电流I很小,由电路中电流,可知电源电压不变,电流I很小,可以推断电路中总电阻R总很大。电路中的总电阻为
因灯泡电阻RL变化量较小,电路中总电阻R总很大,可以推断为滑动变阻器阻值很大导致,此时灯泡两端电压,因电路I很小,故灯泡两端电压很小,使灯泡的实际功率很小,所以小灯泡不亮。综上得出,小灯泡不亮,电压表和电流表示数都很小,造成这种现象的原因可能是滑动变阻器连入电路中的电阻太大。
(3)[4]实验中为了使小灯泡两端电压增大,根据串联电路电压规律,应减小变阻器两端的电压,根据分压原理,电阻越小,分压越小,因此应减小变阻器接入电路的阻值,才能减小滑动变阻器两端的电压,故实验中为使小灯泡两端电压增大,应该向B端移动滑片。
[5]由图甲可知,电流表选用小量程0~0.6A,当实验中小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示,在0~0.2A之间有10个小格,故电流表选用小量程时分度值0.02A,其指针在0.2A右边第一个小格,因此电流表示数为0.22A,即电路中电流I=0.22A,由表格可知小灯泡正常发光电压为U=2.5V,则小灯泡正常发光时的阻值为
(4)[6][7]根据实验可知,由于小灯泡两端的电压逐渐增加,流过小灯泡的电流增大,因此小灯泡单位时间内产生的热量增大,小灯泡温度上升的越高。小灯泡灯丝采用的是金属材料制成,而金属导体电阻随温度增加而增大。故因小灯泡的阻值受温度的影响,小灯泡温度升高会导致小灯泡的电阻值R变大。
(5)[8]A.测量标有2.5V的小灯泡L的电阻进行多次测量的目的是找出普遍规律;测量定值电阻的阻值进行多次测量的目的是求平均值,减小误差,故A不符合题意;
B.用刻度尺测量铅笔的长度进行多次测量的目的是求平均值,减小误差,故B不符合题意;
C.测量小灯泡的电功率进行多次测量的目的是找出普遍规律,故C符合题意;
D.探究电流与电压和电阻之间关系多次测量的目的是找出普遍规律,故D符合题意。
故选CD。
18. a 1与4、2与5、3与6 1.2 左 温度
【详解】(1)[1]由图得,定值电阻R与滑动变阻器串联,电压表测量定值电阻R的电压,由表格中数据得,定值电阻的电压最大为3V,故电压表的量程选择0~3V即可,电流表测量电路电流,由表格中数据得,电路中的最大电流为0.6A,故电流表的量程选择0~0.6A即可,滑动变阻器的滑片向左移动,接入电路中的电阻变小,故滑动变阻器的左下端接入电路中,如图所示
(2)[2]U-I图像的斜率表示定值电阻R的阻值,R2阻值大于R1的阻值,故图像a表示R2的U-I关系图像。
(3)[3]由1与4、2与5、3与6得,当电压相同时,电流缩小的倍数与电阻扩大的倍数相同,说明当电压相同时,电流与电阻成反比。
(4)[4]由图得,电压表测量灯泡的电压,电流表测量灯泡的电流,电流表的量程选择0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.4A,电压表的量程选择0~15V,分度值为0.5V,示数为3V,此时小灯泡的实际功率为
[5]要使小灯泡正常发光,应将滑动变阻器的滑片向左移动,减小滑动变阻器接入电路中的电阻,减小电路的总电阻,使电路的总电流增大为0.5A。
[6]灯泡的电阻月温度有关,灯泡的电压改变,电流改变,电功率改变,灯泡的温度改变,灯泡的电阻发生会改变。
19. 无法判断金属导体的电阻变化 在电路中串联一个电流表
【详解】[1]电源提供电能,开关控制电路,酒精灯加热电阻丝,电阻丝的电阻是否变化,根本无法判断,故本实验的缺点是无法根据所给的实验器材判断电阻的变化。
[2]当电阻发生了变化时,对电流的阻碍作用也发生了变化,电源电压不变,故电流的大小必然发生了变化,故可以添加一个电流表,或者加一个灯泡来反应电流的变化,从而间接反应灯丝的电阻变化有关。
20. B A 0.3 1.14 减小电源干电池的节数 C
【详解】(1)[1]灯泡的规格为3.8V,故电压表选用大量程与灯泡并联,要求变阻器接入电路阻值最大,故变阻器右下接线柱连入电路中与电流表串联,如下所示:
(2)[2]连接好电路之后,闭合开关,移动滑片,发现小灯泡始终不发光,电流表示数为零,可以判断电路是断路,由此可判断猜想小灯泡短路是错误的。即判断猜想B是错误的。
[3]又进一步观察到电压表有示数,说明电压表与电源之间的电路连接是通路,故滑动变阻器不可能断路,否则,整个电路断路,最终确定猜想小灯泡的灯丝断了是正确的,故最终她确定猜想A是正确的。
(3)[4]如图乙所示,电流表选用的是小量程,分度值为0.02A,电流表的示数为0.3A。
[5]此时小灯泡的电压为额定电压3.8V,可得小灯泡的额定功率为
P=UI=3.8V×0.3A=1.14W
( 4)[6]无论如何移动滑片,电压表的示数始终高于2.5V(即使滑动变阻器的最大电阻连入电路,电压表示数也大于2.5V),在不添加其它器材的条件下,可减小电源电压,即减小电源干电池的节数,才能让实验进行下去。
(5)[7] A.探究串联电路中的电流规律,将电流表分别串联在电路中的不同位置,记下电流表的示数,通过移动变阻器的滑片可得出多组数据,可完成这个实验,故A不符合题意;
B.探究串联电路中的电压规律,用电压表分别测变阻器、灯泡及电源的电压,通过移动变阻器的滑片可得出多组数据,故可完成这个实验,故B不符合题意;
C.探究电流与电压的关系时,要控制电阻大小不变,而灯的电阻随温度的变化而变化,故不通过完成这个实验,故C符合题意。
故选C。
21. 最左 短路 右 0.24 0.6 灯泡电阻随电压增大而增大
【详解】(1)[1]开关闭合前,应将滑片移到阻值最大处,由图得,应将滑片移到变阻器的最左端。
(2)[2]闭合开关,移动变阻器的滑片,电流表有示数,说明电路中有电流,不可能发生断路现象,电压表没有示数,故障的原因可能是与电压表并联的小灯泡短路。
(3)[3]由图得,灯泡与滑动变阻器串联,电压表测量灯泡的电压,电流表测量电路的电流。由串联电路特点得,要将电压表的示数由1V变为2.5V,应将变阻器的滑片向右移动,减小滑动变阻器接入电路中的电阻,增大灯泡分到的电压。
[4]由图得,电流表的量程选择0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.24A。
[5]小灯泡的额定功率为
(4)[6]由灯泡的电压增大,电流增大,电功率增大,温度升高,灯泡电阻变大,因此小灯泡的电流随其两端电压变化的图像不是一条直线。
22. 最小 最大 容易 变小 1 220 灯丝电阻随温度的升高而增大
【详解】解:(1)[1][2]根据图像可知,在刚通电的瞬间,通过灯丝的电流最大,根据可知,灯丝的电阻最小。
[3]根据可知,电压和通电时间一定时,电阻越小,产生的电热越多,容易烧断灯丝。
(2)[4]由图可知,小玲发现灯泡从通电到正常发光需要的时间为6×10-2s,通过灯丝的电流变小,灯泡两端的电压不变,根据可知,灯泡的实际功率变小。
[5][6]由图可知,6×10﹣2s后,通过灯丝的电流不变,灯泡正常发光,此时的电流为1A,根据可知灯泡的电阻为
(3)[7]由图乙可知,刚通电瞬间,流过灯泡的电流最大;正常发光时,流过灯泡的电流是1A,造成二者电流不同的原因是灯丝点亮过程中,灯丝的温度升高,电阻变大。
23. 闭合开关S、S2,保持R1的滑片位置不变,移动滑动变阻器R2的滑片至电压表示数为2.5V 0.5 电压与电流之比不是一个定值
【详解】[1]小灯泡正常发光后,断开开关S1,闭合开关S、S2,保持R1的滑片位置不变,调节R2的滑片至电压表示数为2.5V,目的是使滑动变阻器R2的阻值与灯泡正常工作时的阻值相等,用等效替代法,通过求得此时R2的阻值从而求得小灯泡正常发光时的阻值。
(1)[2]如图乙,电流表选择量程,分度值是0.02A,如图表盘指针指在0.4A之后第5个格,则此时电流表的示数为
(3)[3]因为小灯泡两端实际电压越高,小灯泡实际功率越大,小灯泡越亮温度越高,小灯泡灯丝电阻受温度影响,温度越高,小灯泡灯丝电阻越大,所以小灯泡灯丝电阻不是定值,其两端实际电压与对应电流之比不是定值,其电压与电流关系图象不应是一条过原点的直线,而应是曲线。
24. 连接电路时开关没有断开 没有将滑动变阻器的滑片调到阻值最大的位置 2.2 B 2.5 0.5 增大 温度
【详解】(1)[1]连接好最后一根导线,小灯泡立即发光,说明连接电路的时候没有将开关断开。
[2]由图中可以看出小灯泡与滑动变阻器串联,小灯泡发出明亮耀眼的光后,很快熄灭,检说明滑动电阻器的划片没有移到阻值最大处,导致电路电流过大,小灯泡烧坏。
(2)[3][4][5]由图乙得,电压表选用的量程是0~3V,分度值是0.1V。电压表此时指针指在2格又2小格的位置,此时电压表的示数为2.2V。电压表测量小灯泡的电压,所以此时小灯泡的电压为2.2V。小灯泡的额定电压为2.5V,所以若他想测量小灯泡的额定功率,应减小滑动变阻器接入的电阻使灯泡两端的电压为2.5V,即此时应将图甲中滑动变阻器的滑片P向B端移动,使电压表的示数为2.5V。
(3)[6]由丙图,当灯泡的电压为2.5V时,电流为0.2A。由 得,小灯泡的额定功率是 0.5W。
[7] [8]由图得,当灯泡的电压增大时,电流增大,电阻也增大。由 得,电功率增大。电阻增大是因为灯泡实际功率增大,灯丝的温度升高,灯丝的电阻增大。所以还可以得出:小灯泡的实际功率随实际电压的增大而增大。灯丝的电阻随温度的升高而增大。
25. 接电路时没有断开开关 没有将变阻器的最大电阻连入电路中(或灯泡的实际电压大于额定电压) C 6 1.52 变大 大 小
【详解】(1)[1]灯的电压为3.8V,故电压表选用大量程与灯并联,滑动变阻器的滑片向左移动时小灯泡变暗,故变阻器右下接线柱连入电路中,如下所示:
(2)[2]连接最后一根导线即通路,所以可能是连接电路时没有断开开关。
[3]灯泡会马上断路,可能是电流过大,即没有将变阻器的最大电阻连入电路中。
[4] A.若电压表串联在了电路中,闭合开关后,电流很小,灯不发光,不符合题意;
B.电流表并联在了小灯泡两端,灯不发光,不符合题意;
C.连接滑动变阻器时,用了C、D两个接线柱,则变阻器连入电路的电阻为0,灯的电压为电源电压,符合题意;
D.连接滑动变阻器时,用了A、B两个接线柱;变阻器最大电阻连入电路中,电路的电流较小,灯发光较暗,不符合题意。
故选C。
(3)[5]小灯泡熄灭后,电压表串联在电路中测电源电压,电压表有示数接近6V。
(4)[6]灯在额定电压下正常发光,由表中数据可知小灯泡正常工作时的功率为
P=UI=3.8V×0.4A=1.52W
[7]从表中数据还可以看出小灯泡的电阻越来越大,是因为电阻随温度升高而变大。
(5)[8]小明还想测量小灯泡不亮时的电阻,但是无论怎样调节滑动变阻器,小灯泡两端的电压也不能低于2V,说明变阻器的最大电阻太小(或电源电压太高),经过分析,至少有两种方案可行:一是,其它条件均不变时,换用总阻值较大的滑动变阻器。
[9]二是,其它条件均不变时,换用电压较小的电源。
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