小莉同学在初三物理创新实验大赛中设计了一个电子量角器。如图甲所示,把同种材料制成的粗细均匀的电阻丝AB弯成半圆形,O为圆心,OP为能够绕圆心O转动的金属滑片(OP的阻值忽略不计),P与AB接触良好。如图乙所示,A为电流表(量程为0~0.6A、内阻不计),R0为保护电阻,理想电源电压U=6V不变。备用滑动变阻器R1(8Ω 1A)、R2(15Ω 0.6A),小莉希望选择合适的滑动变阻器连入M、N两接线柱,把电子量角器A、O两个接线柱分别与E、F相接,同时在EF两端并联一个电压表(接入量程0~3V),将电压表表盘重标数据后可以从电压表上直接读出OP的旋转角度θ,即∠AOP。
(1)用导线连接M、N,将A、O分别与E、F相接,闭合开关。当P滑到A处时,电流表示数为0.4A;当P滑到B处时,电流表示数为0.15A.由此可知保护电阻R0=________ Ω;
(2)小莉希望将180°刻度线标在电压表“3V”刻度处,那么她应该选择的滑动变阻器是______ (选填“R1”、“R2”或“R1或R2均可”)。按此要求接好电路并将滑动变阻器滑片调到要求位置,闭合开关。当被测量角度为36°时,电压表的示数应该为_______ V;
(3)若没有电压表,小莉希望通过电流表的示数获取旋转角度,即使电源电压未知,R0和电阻丝AB的电阻也不知道。小莉也能通过图乙电路中电流表示数I转换为所测角度θ。她的操作流程如下:
①将滑动变阻器调到适当阻值后接入电路,将A、O分别与E、F相接,闭合开关。将电子量角器的滑片P滑到A处,记下此时电流表的示数为I1;保持滑动变阻器连入电路的阻值不变,将滑片P滑到B处,记下此时电流表的示数为I2;
②拨动电子量角器的滑片P使∠AOP与被测角重合,记下此时电流表的示数为I3;
(3)请你利用测得物理量I1、I2、I3,写出被测角度θ的表达式:θ=________ 。
(1)用导线连接M、N,将A、O分别与E、F相接,闭合开关。当P滑到A处时,电流表示数为0.4A;当P滑到B处时,电流表示数为0.15A.由此可知保护电阻R0=
(2)小莉希望将180°刻度线标在电压表“3V”刻度处,那么她应该选择的滑动变阻器是
(3)若没有电压表,小莉希望通过电流表的示数获取旋转角度,即使电源电压未知,R0和电阻丝AB的电阻也不知道。小莉也能通过图乙电路中电流表示数I转换为所测角度θ。她的操作流程如下:
①将滑动变阻器调到适当阻值后接入电路,将A、O分别与E、F相接,闭合开关。将电子量角器的滑片P滑到A处,记下此时电流表的示数为I1;保持滑动变阻器连入电路的阻值不变,将滑片P滑到B处,记下此时电流表的示数为I2;
②拨动电子量角器的滑片P使∠AOP与被测角重合,记下此时电流表的示数为I3;
(3)请你利用测得物理量I1、I2、I3,写出被测角度θ的表达式:θ=
更新时间:2021-05-04 15:12:11
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【知识点】 含有变阻器电路的动态分析
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解题方法
【推荐1】小明同学为了探究“导体的电阻与长度的关系”。设计了如图甲所示的实验电路,并将一根粗细均匀的这种导体材料剪成长度不同的3段进行了实验,实验记录和数据处理结果见表。
(1)实验时应改变______ 来进行实验;
(2)分析表中数据可得出的结论是______ ;
(3)根据电阻与长度的关系设计如图乙所示的自动测量油箱的油量装置图。其中R0是定值电阻,R是弧形变阻器,它的金属滑片是滑杆的一端,请问:油量表是由______ 改装的(选填“电压表”或“电流表”),油量表示数越大,表示油箱中的油量______ 。
(1)实验时应改变
(2)分析表中数据可得出的结论是
(3)根据电阻与长度的关系设计如图乙所示的自动测量油箱的油量装置图。其中R0是定值电阻,R是弧形变阻器,它的金属滑片是滑杆的一端,请问:油量表是由
长度L/m | 1.0 | 1.5 | 2.0 |
电压U/V | 3 | 3 | 3 |
电流I/A | 0.6 | 0.4 | 0.3 |
电阻R/Ω | 5 | 7.5 | 10 |
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【推荐2】小明在学习欧姆定律后,设计了图甲所示电路,电源电压恒定,其中为电阻箱(0~999.9Ω),为滑动变阻器(10Ω 1A)。小明发现利用图甲电路可以探究多个实验。
(1)如图甲,正确连接电路,闭合开关后,发现无论怎样移动滑片P,电流表和电压表V2的示数都很小,电压表V1的示数接近电源电压且不变,其原因是___________ ;
(2)将选取合适的阻值,闭合开关S,的滑片从a端移动到b端,小明记录下电流表和两只电压表的示数,并画出对应的I-U图像,如图乙所示。同组的小华发现图乙中的图像有明显的错误,请你在图丙中大致画出合理的图像__________ 。由图像可知图甲中所用的电源电压___________ V;
(3)小明把图甲中的滑片移到a端,为探明滑动变阻器铭牌上标注的最大值是否准确,他进行了以下实验:①选取电阻箱的阻值为,闭合开关,记下电压表V1的示数为,则V2的示数表示为___________ ;②滑动变阻器的最大值为___________ 。(用题中物理量符号表示)。经测量发现的最大值为9.6Ω,当小明把滑片P移至a端,两只电压表的量程都选取0~3V,则的取值在___________ ~___________ Ω时,实验中两只电压表的示数都不小于1V。
(1)如图甲,正确连接电路,闭合开关后,发现无论怎样移动滑片P,电流表和电压表V2的示数都很小,电压表V1的示数接近电源电压且不变,其原因是
(2)将选取合适的阻值,闭合开关S,的滑片从a端移动到b端,小明记录下电流表和两只电压表的示数,并画出对应的I-U图像,如图乙所示。同组的小华发现图乙中的图像有明显的错误,请你在图丙中大致画出合理的图像
(3)小明把图甲中的滑片移到a端,为探明滑动变阻器铭牌上标注的最大值是否准确,他进行了以下实验:①选取电阻箱的阻值为,闭合开关,记下电压表V1的示数为,则V2的示数表示为
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名校
【推荐3】现有下列器材:恒定电源(15V)、定值电阻(10Ω、20Ω、25Ω和30Ω各一个)、电流表、电压表、开关、滑动变阻器(100Ω,1A)
(1)请用笔画线代替导线将如图乙所示的电路连接完整(要求:滑片向左移动时滑动变阻器阻值变大);( )
(2)小王连上最后一根导线后,立即看到电流表、电压表指针有明显的偏转。你认为他实验操作的错误之处是:___________ ;
(3)实验过程中,他先将10Ω的定值电阻接入电路,调节滑动变阻器滑片,测得电流表示数为0.3A,断开开关,直接用20Ω的电阻替换10Ω的电阻,闭合开关后___________ (选填“大于”或“小于”)0.15A,为了继续完成实验,他应将滑动变阻器的滑片向 ___________ (选填“左”或“右”)移;
(4)他将10Ω、20Ω、25Ω三个定值电阻分别接入电路中,调节滑动变阻器滑片,读出电流表的示数,由此得出结论:___________ ;
(5)接着他又将30Ω的定值电阻接入电路中,闭合开关后,发现无论怎样移动滑动变阻器滑片,他设计了如下四个调整方案,你认为可行的是___________ ;
A.如果只调整电压表的示数,则应控制电压表示数范围为4V~10V;
B.如果只更换定值电阻,则更换的电阻阻值范围是3Ω~25Ω;
C.如果只更换滑动变阻器,则更换的滑动变阻器最大阻值不小于120Ω;
D.如果只更换电源,则更换的电源电压范围是3V~13V。
实验序号 | 1 | 2 | 3 |
电阻R/Ω | 10 | 20 | 25 |
电流I/A | 0.3 | 0.15 | 0.12 |
(1)请用笔画线代替导线将如图乙所示的电路连接完整(要求:滑片向左移动时滑动变阻器阻值变大);
(2)小王连上最后一根导线后,立即看到电流表、电压表指针有明显的偏转。你认为他实验操作的错误之处是:
(3)实验过程中,他先将10Ω的定值电阻接入电路,调节滑动变阻器滑片,测得电流表示数为0.3A,断开开关,直接用20Ω的电阻替换10Ω的电阻,闭合开关后
(4)他将10Ω、20Ω、25Ω三个定值电阻分别接入电路中,调节滑动变阻器滑片,读出电流表的示数,由此得出结论:
(5)接着他又将30Ω的定值电阻接入电路中,闭合开关后,发现无论怎样移动滑动变阻器滑片,他设计了如下四个调整方案,你认为可行的是
A.如果只调整电压表的示数,则应控制电压表示数范围为4V~10V;
B.如果只更换定值电阻,则更换的电阻阻值范围是3Ω~25Ω;
C.如果只更换滑动变阻器,则更换的滑动变阻器最大阻值不小于120Ω;
D.如果只更换电源,则更换的电源电压范围是3V~13V。
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