实验探究题 · 第3节 跨学科实践:为家庭节约用电提建议

实验探究题困难
物物和理理在电学实验室进行了如下实验:
题目配图
(1) 探究 “电流与电阻的关系”。 ①物物利用四个定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω)、学生电源、电压表、规格为 “20Ω 1A” 的滑动变阻器和电流表连接的电路如图甲所示,检查发现电路中有一根导线连接错误,请在图中连接错误的那根导线上打 “×”,并用笔画线代替导线将电路连接正确; ②改正后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,发现电压表没有示数,电流表有示数,其故障是定值电阻_______(选填 “短路”、“断路”); ③排除故障后,把 5Ω 的定值电阻接入电路,闭合开关,调节滑片到适当位置,电流表示数如图乙所示,其示数为_______A; ④滑片位置不动,把 5Ω 的定值电阻换成 10Ω 的定值电阻,闭合开关,应向_______(选填 “左” 或 “右”)调节滑片,使电压表的示数保持不变,读取电流表示数; ⑤要使 4 个定值电阻都能完成该组实验,请你提供一种合理的办法:_______________;
答案:①电压表改接并联在定值电阻两端;②短路;③0.4;④右;⑤电源电压控制在 2V~4V
子题答案图
(2) 理理利用已有的器材,将定值电阻换为额定电压为 2.5V 的小灯泡测定其额定功率; ①图丙是理理根据实验数据绘成的 I‑U 图像,由图可知小灯泡的额定功率是_________W。在多次测量中,细心的超超发现:当电流表的示数增大时,电压表与电流表的示数之比_________(选填 “变大”、“变小” 或 “不变”); ②他想通过实验来比较灯泡 “实际电压是额定电压一半时的电功率 P₁” 和 “实际电流是额定电流一半时的电功率 P₂” 的大小,一旁的小陈看了超超描绘的 I‑U 图像后,告诉他不用实验也可以比较,小陈指出 P₁______P₂(选填 “大于”、“小于” 或 “等于”)。
答案:①0.625;变大;②大于
答案:(1) ①电压表改接并联在定值电阻两端;②短路;③0.4;④右;⑤电源电压控制在 2V~4V;(2) ①0.625;变大;②大于
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(1)①探究电流与电阻关系,电压表需要并联在定值电阻两端,修正错误导线。 ②电流表有示数说明通路,电压表无示数,与电压表并联部分电阻为 0,定值电阻短路。 ③电流表小量程,分度值 0.02A,示数 0.4A。 ④更换更大定值电阻,定值电阻分压变大,要保持定值电阻两端电压不变,增大滑动变阻器分压,滑片向右调。 ⑤定值电阻两端控制电压 U=IR=0.4A×5Ω=2V;滑动变阻器最大 20Ω,定值电阻最大 20Ω,串联分压,电源最大 4V,故电源电压控制 2V~4V。 (2)①灯泡额定电压 2.5V,对应额定电流 0.25A,P=UI=2.5V×0.25A=0.625W;电压表、电流表示数之比等于灯丝电阻,电流增大,灯丝温度升高,电阻变大,比值变大。 ②灯丝电阻随温度升高而变大。实际电压为额定电压一半,灯丝温度比正常发光低,电阻偏小,P₁大于四分之一额定功率;实际电流为额定电流一半,灯丝温度更低,电阻更小,P₂小于四分之一额定功率,因此 P₁大于 P₂。

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