(2)如图所示,当1、2间电压上升至4V时,控制电路自动启动照明电路.请利用所给器材在如图虚线框内设计一个电路______,给1、2两端提供电压,并要求当天色渐暗照度降至1.0(lx)时,照明电路启动.(控制电路对你所设计电路无影响) 器材:电源(电压为6V),开关S及导线若干,其他器材如下表.
在你所设计的电路中,电阻箱的阻值应调至______kΩ;
(3)某同学在对所设计的电路进行调试时,发现照明电路过早启动.请你提出一个可行的解决办法:______.
【答案】 光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小
10 增大电阻箱R的阻值
【解析】(1)根据表格中的数据在图1中先描点,再用平滑的曲线连线,如图1所示: 从图1可知,光敏电阻的阻值随照度变化的规律是:光敏电阻的阻值随光照强度的增大而
减小。
(2)电路如图2所示。
控制开关自动启动照明系统,给1、2两端提供电压,要求当天色渐暗照度降低至1.0(1x)时启动照明系统,即此时光敏电阻阻值为20kΩ,其两端电压为4V,而电源电压为6V,所以应串联一个电阻分担一部分电压,则电阻箱两端的电压为6V?4V?2V,根据串联分压可知:
U光R光204V2????,所以电阻箱的阻值为10kΩ。(3)照明电路过早启动,必U箱R箱R箱2V1须想办法让光敏电阻的阻值降低,则光敏电阻分担的电压减小,而电源电压不变,所以电阻箱分担的电压增大,则电阻箱的阻值应该增大。
点睛:照明电路过早启动,必须想办法让光敏电阻的阻值降低,而电源电压不变,根据串联分压的关系判断出电阻箱阻值的变化即可。
4.方方做了“研究通过定值电阻的电流与它两端电压的关系”的实验后,欲探究通过小灯泡的电流与小灯泡两端电压的关系。现有电压为9V的电源、规格为“6V 3.6W”的小灯泡、规格为“2A 10Ω”的滑动变阻器、导线、开关、电流表和电压表等器材。方方根据图甲所示电路实验时发现无论怎么调节滑动变阻器,电压表示数始终较大,无法探究电压更小时小灯泡的电流与电压的关系。方方在老师的指导下,设计了如图乙所示的电路图,继续实验。
(1)当使用图甲电路进行实验,滑动变阻器阻值调到最大时,电压表示数为4伏,此时电流表示数为______;
(2)方方根据电路图乙,连接实物电路如图丙所示。老师说少连了一根导线,请你帮她在图中添上这根导线______;
(3)方方按图乙正确连接后进行实验,采集数据,绘制了小灯泡电流与电压关系的曲线图,
如图丁所示。
①AB段是直线,可得出的探究结论是:在电压较小时,______; ②BC段明显发生弯曲,是因为______。
【答案】0.5A 通过小灯泡的电流与它两端的电
压成正比 灯丝的电阻变大 【解析】 【分析】
(1)根据串联电路的电压关系求出滑动变阻器两端的电压,由I?(2)根据图乙确定图丙的连接。 (3)根据灯丝的电阻与温度的关系分析。 【详解】
(1)[1]由图甲知,灯泡与滑动变阻器串联,电压表测量灯泡两端的电压,由题意知,灯泡两端的电压为4V,所以滑动变阻器两端的电压为
U滑=U-U灯=9V-4V=5V
所以电路中的电流为
U,求出电路中的电流。 RI?U滑5V??0.5A R滑10Ω(2)[2]由图乙知,滑动变阻器的左半部分与灯泡并联,所以连接如图所示:
(3)①[3]由图象知,AB段是一段直的线段,可知,在电压较小时,通过灯泡的电流与它两端的电压成正比。
②[4]BC段出现弯曲,是由于灯丝的电阻随温度的升高而增大,电压较高时,灯丝的温度也随之升高,因此灯丝的电阻也会增大,从而造成电流与电压不成正比的现象。
【点睛】
本题主要是测量小灯泡的电阻实验,考查了灯丝电阻与温度的关系,同时考查了实验中所遇问题及解决方法,很具有实用性。
5.在“伏安法测电阻的实验”中。电路如图甲所示。电源电压保持不变,闭合S,调节滑动变阻器,两电压表示数随电路中电流表示数变化的图象如图乙所示。
(1)为保证电路安全,在未闭合S之前滑动变阻器的滑片应处于__(选填“a”或“b” )端。
(2)根据U?I图像信息可知,图线__(选填“①”或“②”)是电压表V1的变化图像。 (3)电源电压U?__V,电阻R1?__?,滑动变阻器连入电路的最大阻值为__?。
(4)当图线①和②相交时,滑动变阻器消耗的功率为__W。
(5)为了测量未知电阻Rx的阻值,小明又设计了如图丙所示的电路。电源电压保持不变,
R0为定值电阻。实验步骤如下:闭合S、S1,断开S2,电压表读数为U1,闭合S、S2,
断开S1,电压表读数为U2,则Rx?__(用U、U2、R0来表示)。 【答案】a ① 8 20 60 0.8 【解析】 【分析】 【详解】
(1)[1]为保证电路安全,在未闭合S之前滑动变阻器的滑片应处于阻值最大处的a端。 (2)[2]两电阻串联,电压表V1测R1的电压,电压表V2测R2的电压,电流表测电路的电流,当变阻器的滑片P移动到最右端时,变阻器连入电路的电阻为0,电压表V2示数为0,故②是电压表V2的变化图像,①是电压表V2的变化图像。
(3)[3]当变阻器的滑片P移动到最右端时,变阻器连入电路的电阻为0,电路为R1的简单电路,电压表V1示数即电源电压,U?8V。
[4]由图乙知,此时电路的电流为I1?0.4A,由欧姆定律得
U1R0
U2?U1R1?U8V?=20Ω I10.4A[5]当电路的电阻最大时,电路的电流最小为:I2?0.1A,根据串联电阻的规律及欧姆定
律,滑动变阻器连入电路的最大阻值为
R滑?U8V?R1?-20Ω=60Ω I20.1A(4)[6]因串联电路各处的都相等,故当图线①和②相交时,两电阻的电压也相等,由欧姆定律,两电阻相等,即滑动变阻器连入电路的电阻为
R滑?R1?20Ω
根据串联电路电压的规律和分压原理,变阻器的电压为为
8V=4V,滑动变阻器消耗的功率2U滑2(4V)2P滑??=0.8W
R滑20Ω(5)[7]闭合S、S1,断开S2,两电阻串联,电压表测待测电阻的电压,电压表读数为U1;闭合S、S2,断开S1,电压表测电源电压,电压表读数为U2,根据串联电路电压的规律,定值电阻的电压为
U0?U2?U1
由分压原理
RU1?x
U2?U1R0得出
Rx?U1R0
U2?U1
6.小华做“用电流表、电压表测电阻”实验,现有电源(电压为1.5伏的整数倍保持不变)、待测电阻、电流表、电压表、滑动变阻器、开关各一个,以及导线若干。他正确串联电路后,将电压表并联在电路中。闭合开关,移动滑动变阻器滑片,将测得的两组数据记录在表一中。小华观察数据思考后重新连接了电压表,将新测得的两组数据记录在表二中。小华通过数据处理求出了待测电阻的阻值,完成实验。 表一 实验序号 电压表示数(伏) 电流表示数(安) 1 2.6 0.18 2 2.3 0.20