4.小明同學(xué)利用電壓表和電流表測(cè)量電阻R1的阻值,電源為兩節(jié)干電池.按圖甲正確連接電路.
(1)閉合開(kāi)關(guān)后.無(wú)論怎樣移動(dòng)滑片,電壓表示數(shù)總為3V不變,你認(rèn)為發(fā)生故障的原因可能是R1斷路或R2短路
(2)清除故障后,小明將滑片P向左滑動(dòng),電壓表示數(shù)將增大 (填“增大”“減小”或“不變”),當(dāng)P滑到某一位置時(shí).兩表讀數(shù)如圖乙、丙所示,由此可知R1=5Ω.
(3)將電阻R1兩端的電壓表拆下,并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器R2兩端,滑動(dòng)變阻器滑片由左端向右端移動(dòng)過(guò)程中.示數(shù)變大的電表是電壓表  (選填“電壓表”或“電流表”).滑動(dòng)變阻器的實(shí)際功率先增大后減小  (選填“變大”、“變小”、“不變”、“先變大后變小”或“先變小后變大”).(己知R1<R2滑片移動(dòng)過(guò)程中電路中各元件均未損壞).

分析 (1)電壓表示數(shù)總為3V不變,說(shuō)明電壓表測(cè)量的是電源兩端的電壓,尋找可能的原因;
(2)根據(jù)滑片的移動(dòng)可知接入電路中電阻的變化,根據(jù)歐姆定律可知電路中電流的變化和R1兩端的電壓變化;根據(jù)電表的量程和分度值讀出示數(shù),利用歐姆定律求出R1的阻值;
(3)電壓表并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器R2兩端后,根據(jù)滑片的移動(dòng)可知接入電路中電阻的變化,根據(jù)歐姆定律可知電路中電流的變化和R1兩端的電壓,根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)可知電壓表示數(shù)的變化;根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律表示出電路中的電流,根據(jù)P=I2R表示出滑動(dòng)變阻器消耗的電功率,然后判斷消耗功率的變化.

解答 解:(1)移動(dòng)滑片,電壓表示數(shù)總為3V,說(shuō)明電壓表測(cè)的是電源電壓,原因可能是R1斷路,也可能是R2短路;
(2)將滑片P向左滑動(dòng)時(shí),接入電路中的電阻變小,電路中的總電阻變小,
由I=$\frac{U}{R}$可知,電路中的電流增大,
由U=IR可知,R1兩端的電壓增大,甲電壓表的示數(shù)增大;
由圖乙可知,電壓表的量程為0~3V,示數(shù)為2.5V,
由圖丙可知,電流表的量程為0~0.02A,示數(shù)為0.5A,
則R1=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{2.5V}{0.5A}$=5Ω;
(3)電壓表并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器R2兩端后,
滑動(dòng)變阻器滑片由左端向右端移動(dòng)過(guò)程中,接入電路中的電阻變大,電路中的總電阻變大,
由I=$\frac{U}{R}$可知,電路中的電流減小,R1兩端的電壓減小,
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和,
所以,R2兩端的電壓減小,即電壓表的示數(shù)減小,
綜上可知,示數(shù)變大的電表是電壓表;
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和,
所以,電路中的電流:
I=$\frac{U}{{R}_{1}+{R}_{2}}$,
滑動(dòng)變阻器消耗的電功率:
P2=I2R2=($\frac{U}{{R}_{1}+{R}_{2}}$)2R2=$\frac{{U}^{2}}{\frac{({R}_{1}+{R}_{2})^{2}}{{R}_{2}}}$=$\frac{{U}^{2}}{\frac{{{R}_{1}}^{2}+2{R}_{1}{R}_{2}+{{R}_{2}}^{2}}{{R}_{2}}}$=$\frac{{U}^{2}}{\frac{{{R}_{1}}^{2}-2{R}_{1}{R}_{2}+{{R}_{2}}^{2}+4{R}_{1}{R}_{2}}{{R}_{2}}}$=$\frac{{U}^{2}}{\frac{({R}_{1}-{R}_{2})^{2}}{{R}_{2}}+4{R}_{1}}$,
因R1<R2,
所以,當(dāng)R2=R1時(shí),滑動(dòng)變阻器消耗的電功率最大,
則當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片由左端向右端移動(dòng)過(guò)程中,滑動(dòng)變阻器消耗的電功率先增大后減。
故答案為:
(1)R1斷路;R2短路;
(2)增大;5;
(3)電壓表;先增大后減。

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電路故障的判斷和電路的動(dòng)態(tài)分析以及歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用,會(huì)利用數(shù)學(xué)知識(shí)判斷滑動(dòng)變阻器消耗電功率的變化是關(guān)鍵.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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(1)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)你可得到的結(jié)論在彈性限度內(nèi),彈簧的伸長(zhǎng)跟受到的重力(拉力)成正比;
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(2)探究液體壓強(qiáng)與密度的關(guān)系時(shí),小明應(yīng)在左右兩部分分別裝入深度的水和酒精,能觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是:橡皮膜的凹面一側(cè)是酒精.(選填“水”和“酒精”).

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(2)調(diào)好天平后,她稱(chēng)得藥液和藥液瓶的總質(zhì)量為55g,然后將藥液倒一部份在量筒中,如圖乙所示;再將藥液瓶放在天平上稱(chēng)剩余的質(zhì)量,在稱(chēng)量燒杯和剩余藥液的質(zhì)量時(shí),發(fā)現(xiàn)加減砝碼總不能使天平平衡,這時(shí)應(yīng)移動(dòng)游碼使天平平衡,天平平衡后如圖丙所示.
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16.如圖所示是一架蒸汽掛燙機(jī),其工作原理是:底部的儲(chǔ)水箱注滿(mǎn)水后,水通過(guò)進(jìn)水閥門(mén)流到發(fā)熱體迅速沸騰,并變成灼熱的水蒸氣,從出口不斷噴向衣物,軟化衣物纖維.下表是這種蒸汽掛燙機(jī)的部分參數(shù).(不考慮電阻隨溫度變化)
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求:
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(2)若掛燙機(jī)每分鐘能把30g水由20℃加熱到100℃,在此過(guò)程中掛燙機(jī)的加熱效率是多大;
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13.如圖為小明“探究液體內(nèi)部壓強(qiáng)的特點(diǎn)”的實(shí)驗(yàn)過(guò)程圖:
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科目:初中物理 來(lái)源: 題型:填空題

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