题目内容
【题目】根据所学知识完成题目:
(1)小彬在物理实验室制作氧气浓度探测器,过程如下:
小彬找来氧敏电阻Rx , 其电阻值与空气中氧气浓度的关系如表格所示.其中,氧气浓度为0时,氧敏电阻的阻值模糊不清,于是他对该电阻阻值进行测量.
氧气浓度/% | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 |
Rx/Ω | 10 | 16 | 21 | 25 | 28 | 30 |
小彬设计了图甲所示测量氧气浓度为零时氧敏电阻阻值的电路,电源电压恒为6V.如图15乙在集气瓶内装有通过木炭燃烧制得氧气浓度为零的空气,再将Rx置于瓶内.
①请用笔画线代替导线,按照图甲,将图乙的电路连接好;
②开关闭合前,滑动变阻器的滑片P应移至(A/B)端;
③闭合开关S,发现图乙中电流表、电压表示数均为0.小彬取下电压表,将电压表分别与导线①的两端、导线②的两端并联,示数都为0;将电压表与滑动变阻器B、D两端并联,示数也为0;将电压表与开关两端的接线柱并联,示数为6V.若电路只有一处故障,则电路故障为
A.导线①断路 B.导线②断路
C.滑动变阻器内部断路 D.开关S内部断路
④排除故障后,移动滑动变阻器的滑片P,电压表、电流表示数如图丙所示,则氧气浓度为0时,Rx阻值为Ω;
⑤补充好氧气浓度与Rx阻值关系表后,小彬制作氧气浓度探测器的电路,如图丁所示,R0为定值电阻.小彬制作的探测器工作时,氧气浓度越高,电流表示数越小;要想实现“氧气浓度越高,电表示数越大”,应选用电压表与上述电路中的并联.
实验次数 | 1 | 2 | 3 |
电阻R/Ω | 5 | 10 | 15 |
电流I/A | 0.6 | 0.3 | 0.24 |
(2)在完成上述实验后,小彬又将图甲中的氧敏电阻Rx换成“5Ω、10Ω、15Ω、30Ω”的定值电阻,探究“电流与电阻的关系”,电源电压仍为6V,滑动变阻器规格为“20Ω 1A”.所测得的几组电流、电压值如表所示.
①由于操怍不当,导致其中一组数据存在错误,请判断第次实验的数据存在错误,产生错误的原因是;
②纠正错误以后,小彬继续用30Ω的电阻替换15Ω的电阻进行了第4次实验,发现实验无法进行下去.为完成第4次实验,同学们为他提出了下列解决方案,你认为正确的是 .
A.换成电压为12V的电源
B.更换最大阻值大于或等于30Ω的滑动变阻器
C.可将定值电阻两端的电压调为1.5V.
【答案】
(1)解:按电路图连接实物,滑动变阻器按“一上一下“原则,且接左下接线柱,电路连接如图所示: ;B;D;3;Rx
(2)3;未移动滑动变阻器;B
【解析】解:(1)①按电路图连接实物,滑动变阻器按“一上一下“原则,且接左下接线柱,电路连接如图所示:
②开关闭合前,保护电路的滑动变阻器的滑片处于最大阻值处的B端;
③电压表与开关两端的接线柱并联时示数为6V说明电压表两接线柱与电源之间是通路,且电压表是完好的,电压表分别与导线①的两端、导线②的两端并联,示数都为0,说明电路断路部位是开关断路,D选项符合;
④由图乙可知,电流表的量程为0~3A,分度值为0.1A,示数为1.5A,
电压表的量程为0~15V,分度值为0.5V,示数为4.5V,
则氧气浓度为0时,Rx= = =3Ω;
⑤由表格数据可知,氧敏电阻随氧气浓度增大而增大,则氧气浓度越高,电路中的总电阻越大,
由I= 可知,电路中电流表的示数越小,R0两端的电压越小,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,Rx两端的电压越大,
要想实现“氧气浓度越高,电表示数越大”,应选用电压表与Rx并联.(2)①当接入电阻R2=10Ω时,电路中的电流为I2=0.3A,此时滑动变阻器接入的阻值为R= = =10Ω,
将R2换为R3=15Ω时,滑动变阻器滑片位置不动,此时电流中的电流为I= = =0.24A,故第3次实验时,没有移动滑片就读电流表示数了,由于电压一定时,导体中的电流与其电阻成反比,故应该为0.2A;
②纠正错误以后,该小组用30Ω的电阻替换15Ω的电阻进行了第4次实验,
当R4=30时,由于保持电阻两点电压为UR=3V不变,则滑动变阻器两端分的电压为U′=U﹣UR=6V﹣3V=3V,
此时电流为IR=I′= = =0.1A,则滑动变阻器需要接入的阻值为:R′= = =30Ω>20Ω,此时滑动变阻器的阻值不能满足要求,故应换用以更大阻值的变阻器,故选B.
所以答案是:(1)①如上图所示;②B;③D;④3;⑤Rx;(2)①3;未移动滑动变阻器;②B.