测量装置

初中物理电学内容滑动变阻器的限流式和分压

发布时间:2022/9/15 20:21:49   
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01限流接法:

如图1所示:

用电器Rx的电压调节范围:

电路消耗的总功率为:EI限流接法的选用原则:

①测量时电路中的电流或电压没有要求从零开始连续调节,只在小范围内变化,且待测电阻Rx与R接近时。

②电源的放电电流或滑动变阻器的额定电流太小,不能满足分压接法的要求时。

③两种方法都满足时优先选用限流接法。

02分压接法:

如图2所示:

①Rx电压调节范围:0≤Ux≤E。

②开关闭合前,P应在a端。

分压接法的选用原则:

①测量时要求电流或电压从零开始连续调节时。

②测电阻Rx远大于R,且要求电压变化范围较大时。

③采用限流接法时,电路中实际电压或电流的最小值仍超过Rx的额定值或电表量程时。

03习题练习

1.(多选题)(·石家庄市第二十八中学九年级二模)如图,电源电压不变且小于灯的额定电压,滑动变阻器滑片P在中点,a、b、c处为电流表或电压表。任意闭合开关,电路是安全的,只闭合S、S1时,灯亮,且a、b处的表有示数,c处的表无示数,不考虑灯丝电阻随温度变化。下列说法正确的是(   )

A.a、b处均为电流表,c处为电压表

B.只闭合S、S1时,滑片右移,a处的表示数变大

C.开关都闭合时,P向右滑动,b处的表示数不变

D.只闭合开关S、S1时,将a、c处换成另一种电表,通过R2的电流大于通过R1的电流

BCD

A.只闭合S、S1时,灯亮,且a、b处的表有示数,c处的表无示数,则a处为电流表,b、c处为电压表,故A错误;

B.只闭合S、S1时,R1和灯泡L并联,R2被短路,a处表测的是干路电流,b处表测的是电源电压,当滑片P右移时,滑动变阻器接入电路的阻值变小,通过该支路的电流变大,而通过灯的电流不变,所以干路中的电流,即a处表示数变大,故B正确;

C.当开关都闭合时,灯泡L与R1、R2并联,b、c处表测的是电源电压,当P向右滑动时,b处表示数不变,故C正确;

D.只闭合开关S、S1时,将a、c处换成另一种电表,即a处是电压表,c处是电流表,则R1和灯泡L并联后再与R2串联,所以通过R2的电流大于通过R1的电流,故D正确。

故选BCD。

2.(·山东九年级三模)实验课上,小明班的同学用图甲所示的实验器材探究“电流的大小与电压的关系”,并连接了部分实验电路。

(1)请你用笔画线代替导线,把图甲中的器材连接成完整的实验电路。要求:滑片向右端滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻变大。_________

(2)小明首先选用了阻值为10Ω的电阻进行实验。检查电路连接无误后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,当电压表的示数为1V时,观察电流表的示数如图乙所示,此时通过定值电阻的电流是__________A,并将数据记录在表格中。

(3)接下来小明应保持____不变,不断改变____,并记录相应的实验数据。

(4)同学们陆续完成实验,分析数据都得出了同样的结论。其中小明、小刚、小民的实验数据如表一、表二、表三所示。

表一

表二

表三

分析实验数据,得出的结论是:____。

(5)在交流分享过程中,同学们对比各组的实验数据时有了新的发现,请你分析表一、表二、表三中的实验数据,会发现____。

(1)[1]由题意可知,该实验探究的是电流大小与电压的关系,故电压表应当并联在电阻的两端,电流表测量干路电流;滑动变阻器滑片向右滑动的过程中,连入电路中的电阻变大,故应连接电路图如答案图所示。

(2)[2]由图中电流表读数可知,此时电流表的示数为0.1A。

(3)[3][4]该实验探究的是电流大小与电压的关系,故应该保持电阻不变,通过调节滑动变阻器连入电路中阻值,来调节电阻两端的电压,观察通过电阻的电流变化。

(4)[5]分析实验数据可以得出的结论是:当电阻保持一定时,加在电阻上的电压越大,通过电阻的电流越大。

(5)[6]表一、表二、表三实验用的电阻大小不同,由表中数据可以得知当电阻为5Ω时,电压跟电流的比值最接近电阻值大小,所用电阻电阻值越大,电压跟电流的比值偏差越大。

3.(·天津九年级专题练习)某同学要测出一个电压约为20V的理想电源电压(电压保持不变),可供选用的器材如下:待测电源1个,一只量程为0~3V、0~15V的电压表、定值电阻R0(阻值为20Ω)1个、滑动变阻器(阻值变化范围为0~40Ω)1个、标准电阻箱(阻值变化范围为0~.9Ω)1个,单刀单掷开关1个,导线若干,请从中选择适当的器材组成最简实验电路,设计一个实验精确测出电源电压。要求:

(1)在方框中画出你设计的实验电路图;

(2)写出实验步骤及所需测量的物理量;

(3)写出电源电压的表达式(用已知量和测量量表示)。

(1)将R0与电阻箱串联,则调节电阻箱可使电压表示数为一合适值,则根据串联电路的电压规律可求得电源电压;电路图如答案图所示。

4.(·珠海市文园中学九年级月考)小明、小亮和小敏共同设计了一种测定水平方向风力的装置。其原理如图(甲)所示:绝缘轻弹簧的左端固定在O点,右端与中心有孔、表面竖直的金属迎风板相连,一起套在左端也固定在O点的粗细均匀、电阻随长度均匀变化,且水平放置的金属杆上,迎风板与金属杆接触良好;电路中左端导线与金属杆的左端相连,右端导线连接在迎风板上并可随迎风板移动,R是定值电阻,a、b、c、d为四个接线柱。

(1)在他们的设计中,若要求在风力增大时,接入电路的电表的示数也随之而增大,则应该(________)

A.在a、b之间接电流表,在c、d之间连接导线

B.只在a、b之间接电流表

C.在c、d之间接电压表,在a、b之间连接导线

D.只在c、d之间接电压表

(2)为了较准确的测出水平方向风力的大小,三位同学先对选定的轻弹簧和金属杆进行了两项测量;

①小明利用测量的数据作出了原长为40cm的轻弹簧的长度L与所受压力F的关系图像[见图(乙)]。由图可知:该弹簧每缩短10cm,弹簧受到的压力将增加________N;

②小亮和小敏设计了图(丙)所示的电路,用来测量长度为50cm的金属杆的电阻。他们备选的部分器材有:

A.电源(能够提供3V的稳定电压)

B.电流表A(量程0~0.6A)

C.电压表V(量程0~3V)

D.滑动变阻器R1(阻值变化范围为0~5Ω)

E.滑动变阻器R2(阻值变化范围为0~10Ω)选好器材后,小亮和小敏在实验中正确操作,他们记录的测量数据如下表。

根据他们的测量数据可以知道:他们实验中选用的滑动变阻器是_____(填器材的序号字母);他们测出的金属杆的电阻是_______Ω;

(3)三位同学最后根据(1)的要求,按图(甲)进行组装时,除用到上述选定的轻弹簧、金属杆和(2)中备选的电源、电表外,还选了阻值R=3Ω的定值电阻。如果无风时,O点到迎风板的距离以及轻弹簧的长度均等于弹簧的原长,则该装置能够测量的最大水平风力是_______N;

(4)对小明、小亮和小敏设计的测定水平方向风力的装置,从力的角度,请你指出可能对测量准确度产生影响的因素之一:________。

B2E54设计中没有考虑迎风板与金属杆的摩擦力

(1)[1]在风力增大时,迎风板会往左移动,金属杆接入电路的电阻会变小。

A.假设在a、b之间接电流表,在c、d之间连接导线,那么金属杆会被短路,电流会从电源正极流出,流过开关、电阻R、流过c、d之间的导线、a、b之间的电流表,最后回负极,电路中的电阻大小不变,那么电路中的电流大小也不变,电流表的示数不变,这与题中条件不符合,A项不合题意;

B.假设只在a、b之间接电流表,那么金属杆与电阻R串联,电路中的总电阻在变小,那么电路中的电流在变大,电流表的示数在变大,这与题中条件相符合,选项B符合题意;

C.假设在c、d之间接电压表,在a、b之间连接导线,那么金属杆与电阻R串联,电压表测的是金属杆两端电压,由于金属杆接入电路的电阻会变小,电阻R阻值大小不变,根据串联电路的分压原理可知,金属杆两端的电压会变小,即电压表的读数会变小,这与题中条件不符合,C项不合题意;

D.假设只在c、d之间接电压表,那么电路是断路的,电路中没有电流,电压表的读数是0,不变化,这与题中条件不符合,D项不合题意。

故选B。

(2)[2]从图乙可以看到,该弹簧每缩短10cm,弹簧受到的压力将增加2N。

从图乙可以看到,当轻弹簧的长度是20cm时,所受压力是4N,即该装置能够测量的最大水平风力是4N。

(4)[6]从力的角度来看,这个设计中没有考虑迎风板与金属杆的摩擦力;还有没考虑到迎风板左侧受到的空气阻力;实验中不能保证风力大小是不变、恒定的,方向也不能保证是水平的等等。

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