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小宇在做“探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关”的实验时,设计了如图所...

小宇在做“探究电流通过导体时产生热量的多少跟什么因素有关”的实验时,设计了如图所示的实验装置,两个透明容器中密封着等量的空气,且都有一段电阻丝,U形管中有一定量的液体。

(1)实验过程中是通过观察__________________________来比较导体产生热量的多少。

(2)甲图透明容器中密封着两段电阻丝,分别是5 Ω 10 Ω,利用甲图所示的装置可以探究电流通过导体产生的热量与 ________的关系。

(3)小宇想利用图乙所示装置探究电流通过导体产生热量与电流的关系,请帮助他将电路图补充完整。正确连接电路,闭合开关一段时间后,小宇发现左侧U形管液面高度差大于右侧U形管液面高度差,可以得出结论:__________________________

______

(4)为了使得出的结论更具有普遍性,上述实验装置中需添加________________

(5)当电流表的示数如图丙所示时,乙图中右侧容器中的电阻丝5 min内共产生__________J的热量。

(拓展)小宇将甲装置改装后可测量煤油的比热容。方法是:将两电阻丝换为阻值相等的定值电阻,再将U形管换为温度计,分别向两容器中加入初温均为t0、质量相等的水和煤油,通电一段时间后,读出温度计的示数分别为tt煤油,请写出煤油比热容的表达式c煤油________(已知水的比热容为c)

 

两个U形管中液面的高度差 电阻 当电阻和通电时间一定时,通过导体的电流越大,导体产生的热量越多 滑动变阻器 60 【解析】 (1)电流通过导体产生热量的多少不能直接观察,实验前,应使两个U形管中的液面高度相同,实验过程中可以通过U形管液面高度差的变化来反映导体产生热量的多少;(2)甲图中的两段电阻丝串联在电路中,通过电阻丝的电流相同,所以是探究通电导体产生的热量与电阻的关系;(3)根据焦耳定律Q=I2Rt可知,探究通电导体产生热量与电流的关系,须控制通电时间和电阻相同;使右侧两个5 Ω电阻并联,再与左侧电阻串联,开关控制整个电路,如答图所示;左侧U形管液面高度差大于右侧U形管液面高度差,说明左侧容器中的电阻丝产生的热量多,可以得出结论:当电阻和通电时间一定时,通过导体的电流越大,导体产生的热量越多;(4)只有一组实验得出的结论不具有普遍性,应在实验装置中加滑动变阻器,调节电路电流,多测量几次;(5)图丙电流表的读数为0.4 A,则通过右侧容器中电阻丝的电流为0.2 A,产生的热量为Q=I2Rt=(0.2 A)2×5 Ω×300 s=60 J;【拓展】两电阻阻值相等,通过他们的电流相同,通电一段时间后,电流产生的热量相同,则煤油和水吸收的热量相同,且他们的质量相同,则有c煤油m(t煤油-t0)=c水m(t水-t0),解得c煤油=c水。  
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考点分析:
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小军同学在“测定小灯泡电功率”的实验中,选用如图甲所示的器材和电路,其中电源电压为6V,小灯泡的额定电压为2.5V(灯丝电阻约为12Ω

1)为了能够顺利完成该实验探究,下列两种规格的滑动变阻器应选用_____(选填“A”或“B”)

A.“10Ω 5A”的滑动变阻器

B.“50Ω 0.5A”的滑动变阻器

2)闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,发现小灯泡始终不发光,电压表有示数,电流表无示数,若电路只有一处故障,则故障原因是_____

3)根据实验测得的数据,绘制出小灯泡的电流随它两端电压变化的关系图像(如图乙所示),分析图像可知:小灯泡的额定功率为_____W

4)完成上面实验后,小军同学又想测量额定电压为U的小灯泡的额定功率,但发现电流表已经坏,于是他又找来了两个开关和一定值电阻,设计了如图丙所示的电路,已知电源电压恒为U,定值电阻的阻值为R0,请你完成下面实验步骤:

_____(填写SS1S2的通断情况),调节滑动变阻器的滑片使电压表示数为_____

_____(填写SS1S2的通断情况),保持滑动变阻器的滑片不动,读出电压表示数为U1

灯泡额定功率的表达式为P_____

 

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测量小灯泡额定功率的实验中,器材如下:待测小灯泡(额定电压为2.5V)、电源(电压恒为6V)、电流表(00.6A03A)、电压表(03V015V)、滑动变阻器、开关各一只,导线若干。

(1)如图甲所示是某同学开始时连接的电路,仔细观察发现该电路存在连接错误,但只需改动一根导线,即可使电路连接正确。请你在应改动的导线上打“×”,并用笔画线代替导线画出正确的接法____

(2)电路连接正确后,闭合开关,发现小灯泡不亮,但电流表、电压表均有示数,接下来应进行的操作是______

(3)当小灯泡正常发光时,电流表示数如图乙所示,示数为______A,小灯泡的额定功率为______W,小灯泡正常发光时的电阻为______Ω。(保留2位小数)

(4)完成上述实验后,另有同学设计了如图丙所示的电路,测出了额定电流为I的小灯泡的额定功率。电源电压不变,滑动变阻器R1的最大阻值为R,实验方案如下:

①按电路图连接电路。

②只闭合开关S1,移动R1的滑片,使电流表的示数为I,灯泡正常发光。

③只闭合开关S2______,使电流表的示数为I额。

④保持R2的滑片位置不动,将R1的滑片移到最左端,电流表的示数为I1,再将R1的滑片移到最右端,电流表的示数为I2

⑤小灯泡额定功率的表达式为P______(用II1I2R表示)。

 

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在做“测量小灯泡的电阻”的实验时,小明选用了电压为6V的电源,额定电压为3.8V的小灯泡和其它合适的器材,并连接了部分实验电路,如图所示。

(1)为了完成实验,请你帮他用笔画线代替导线将电路连接完整____

(2)电路连接好后,在闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移到______(选填“A端”或“B端”)。

(3)当闭合开关,移动滑动变阻器的滑片时,灯丝突然烧断,此时电压表的示数______(选填“变大”、“变小”或“不变”)。

(4)换相同规格的灯泡,重新实验并记录数据如下表:

电压/V

2.0

2.5

2.8

3.0

3.2

3.5

电流/A

0.40

0.48

0.53

0.56

0.58

0.61

电阻

5.0

5.2

5.3

5.4

5.5

5.7

平均电阻

5.4

 

根据实验数据,小明确定平均电阻就是小灯泡的电阻,你认为这种做法合理吗?______(选填“合理”或“不合理”),你的理由是______

(拓展)小明还想利用现有的实验器材测量小灯泡的额定功率,但此时电压表015V量程突然损坏,而03V量程完好。请你在不增减器材的情况下,帮他设计测量小灯泡额定功率的实验。要求写出必要的实验步骤,用字母(或数值)记录所测得的物理量并写出小灯泡额定功率的表达式。

实验步骤:______

小灯泡额定功率的表达式:P______

 

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小明要测量定值电阻Rx的阻值(约十几欧)。现有器材:电源(6V)、滑动变阻器、电流表,电压表、开关各一个,导线若干。

(1)他设计并连接了如图甲所示电路。请用笔画线代替导线,将该电路连接完整____

(2)电路连好后,闭合开关前,应将滑动变阻器滑片移至最______端,闭合开关,移动滑片到某一位置,电压表示数如图乙所示,此时Rx两端的电压为______V

(3)当小明准备读取电流表示数时,发现两电表示数突然都变为0,他用一条导线检查电路故障,当将该导线两端分别接到ad接线柱上,发现电流表有示数,电压表示数仍为0;当将该导线两端分别接到cf接线柱上,发现电压表有示数,电流表示数仍0;则由此可以判断故障是:______

(4)排除故障后继续实验,却不慎将电流表损坏,小明发现桌上有一根标有长度刻度、总长为20.0cm、总阻值为10Ω的均匀电阻丝,还有一根带有鳄鱼夹的导线(如图丙所示)。查阅资料了解到,均匀电阻丝阻值与长度成正比,经过思考,重新设计了如图丁所示的电路(AB为电阻丝,C为鳄鱼夹),继续进行实验。

①根据已知条件判断,电压表量程应选用______V

②按照图丁所示电路连接好器材,多次实验测得数据如下表所示:

次数

1

2

3

AC长度(cm

4.0

14.0

20.0

电压表示数(V

0.8

2.0

2.4

 

求出第1次实验时电路中的电流I1______A;利用表中所有数据求出待测电阻Rx______Ω

 

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如图甲所示,小明利用“伏安法”测量未知电阻Rx的阻值,电源电压调为3V,所用滑动变阻器为(40Ω 1A),进行了如下实验:

(1)请你添加一条导线将实验电路补充完整,要求滑动变阻器的滑片P向左滑动时电流表的读数变大____

(2)连好电路后,闭合开关,发现电流表无示数,电压表示数接近电源电压,则此故障的原因可能是______

(3)小明设计的实验步骤如下:

①电表调零,开关断开,按照电路图连接电路,滑动变阻器调到阻值最大。

②闭合开关,调节滑片P,读出一组电压表、电流表的示数UI并记录在表格中。

③根据R,计算出Rx的阻值并记录在表格中。

从实验步骤看,这个实验存在的主要缺陷是:______

(4)电路正常后,闭合开关S,滑动变阻器滑片P滑动到某一位置时,电压表的示数如图乙所示,电流表的示数如图丙所示,则电阻Rx的阻值为______Ω

(5)小明还想探究电流与电阻的关系,电源电压调为6V不变,又取了10Ω15Ω20Ω25Ω30Ω的定值电阻,并使电压表的示数始终保持2.5V不变,多次更换阻值不同的定值电阻,记录各次电流表的示数,然后分析数据得出结论。在不更换其他器材的情况下,为了能够完成实验,他更换的定值电阻的阻值最大为______Ω

(拓展)在探究电流与电阻的关系实验中,电阻两端电压始终保持2.5V不变,小明想让10Ω15Ω20Ω25Ω30Ω的定值电阻都能使用,则电源电压的范围为______V______V(结果保留小数点后两位)。

 

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