题目内容
探究电流与电压、电阻的关系.
【提出问题】通过导体的电流与导体两端电压及导体电阻的大小有什么关系?
【猜想】①导体的电阻一定时,通过导体的电流与其两端电压成正比.
②导体的电阻一定时,通过导体的电流与其两端电压的平方成正比.
③导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比.
【实验器材】电源(电压恒为4.5 V),电流表、电压表各一只,开关一个,三个定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω),两只滑动变阻器(“20Ω 2 A”、“50Ω 1 A”),导线若干.
【实验过程】(1)根据图所示实物图在虚线框内画出电路图.
(2)小明按图正确连接电路后,闭合开关,发现电流表有示数,电压表指针超过量程.小明操作中的错误是
(3)小明改正错误后继续实验,通过改变定值电阻R两端的电压,测得电流、电压的值如表一.分析数据可得出猜想
表一 表二
(4)小红在探究猜想③时,先将5Ω的电阻连入电路中,闭合开关,移动滑片,使与电阻并联的电压表的示数为1.5 V,并记下电流值;再分别改接10Ω、15Ω的电阻,重复上述实验,得到了表二中的实验数据.分析数据得出,猜想③是正确的.为了完成此实验,滑动变阻器应选择
(5)小华在探究猜想③时,重新设计了电路,保持电压表的示数为3 V,得到了与表二相同的数据,也完成了实验探究.小华与小红的实验相比不同之处是:
【提出问题】通过导体的电流与导体两端电压及导体电阻的大小有什么关系?
【猜想】①导体的电阻一定时,通过导体的电流与其两端电压成正比.
②导体的电阻一定时,通过导体的电流与其两端电压的平方成正比.
③导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比.
【实验器材】电源(电压恒为4.5 V),电流表、电压表各一只,开关一个,三个定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω),两只滑动变阻器(“20Ω 2 A”、“50Ω 1 A”),导线若干.
【实验过程】(1)根据图所示实物图在虚线框内画出电路图.
(2)小明按图正确连接电路后,闭合开关,发现电流表有示数,电压表指针超过量程.小明操作中的错误是
闭合开关前滑动变阻器滑片没有移到最大阻值处
闭合开关前滑动变阻器滑片没有移到最大阻值处
.(3)小明改正错误后继续实验,通过改变定值电阻R两端的电压,测得电流、电压的值如表一.分析数据可得出猜想
①
①
是正确的.表一 表二
电压U/V | 1.2 | 1.6 | 2.0 | 2.4 | 2.8 | 电阻R/Ω | 5 | 10 | 15 | |
电流I/A | 0.12 | 0.16 | 0.20 | 0.24 | 0.28 | 电流 I/A | 0.30 | 0.15 | 0.10 |
“50Ω1A”
“50Ω1A”
(“20Ω 2A”和“50Ω 1A”中选择一个),实验中,小红多次移动变阻器滑片的目的是测出多组实验数据,找出普遍结论
测出多组实验数据,找出普遍结论
.(5)小华在探究猜想③时,重新设计了电路,保持电压表的示数为3 V,得到了与表二相同的数据,也完成了实验探究.小华与小红的实验相比不同之处是:
小华在实验中,电压表与滑动变阻器并联,测滑动变阻器电压
小华在实验中,电压表与滑动变阻器并联,测滑动变阻器电压
.分析:(1)分析清楚实物电路图的结构,根据实物电路图作出实验电路图;
(2)闭合开关前,滑片应移到最大阻值处;
(3)分析表一实验数据,得出实验结论,然后判断哪个猜想是正确的;
(4)定值电阻越大,电路电流越小,滑动变阻器接入电路的阻值越大,由串联电路特点及欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的最大阻值,根据该阻值选择滑动变阻器;为了读出普遍结论,需要进行多次实验,测出多组实验数据;
(5)实验过程中,定值电阻与滑动变阻器串联,滑动变阻器电压等于电源电压与定值电阻电压之差,定值电阻阻值不变,滑动变阻器两端电压也不变.
(2)闭合开关前,滑片应移到最大阻值处;
(3)分析表一实验数据,得出实验结论,然后判断哪个猜想是正确的;
(4)定值电阻越大,电路电流越小,滑动变阻器接入电路的阻值越大,由串联电路特点及欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的最大阻值,根据该阻值选择滑动变阻器;为了读出普遍结论,需要进行多次实验,测出多组实验数据;
(5)实验过程中,定值电阻与滑动变阻器串联,滑动变阻器电压等于电源电压与定值电阻电压之差,定值电阻阻值不变,滑动变阻器两端电压也不变.
解答:解:(1)根据实物电路图,作出实验电路图,如图所示;
(2)电路连接正确,闭合开关,电流表有示数,电压表指针超过量程,说明定值电阻电压太大,滑动变阻器分压太小,是由于:闭合开关前滑动变阻器滑片没有移到最大阻值处造成的;
(3)由表一实验数据可知,在电阻阻值一定时,
通过电阻的电流与电阻两端电压成正比,故猜想①正确;
(4)定值电阻两端电压是1.5V,则滑动变阻器两端电压U滑=U-UR=4.5V-1.5V=3.0V,
当电路电流为0.1A时,滑动变阻器接入电路的阻值最大,
∵I=
,
∴此时滑动变阻器接入电路的阻值R滑=
=
=30Ω,因此滑动变阻器应选“50Ω 1A”;实验中进行多次测量的目的是:为了得出普遍结论.
(5)小红的实验中电压表测待测电阻两端电压,电压表示数为1.5V,则滑动变阻器电压为4.5V-1.5V=3V;
电阻与对应的电流值与小红的相同,说明待测点两端电压与小红实验中待测电阻电压相同,为1.5V,而小华在实验中保持电压表的示数为3V,这说明在小华的实验中,电压表与滑动变阻器并联,测滑动变阻器电压,因此两实验电路的不同之处是:小华在实验中,电压表与滑动变阻器并联,测滑动变阻器电压.
故答案为:(1)电路图如图所示;(2)闭合开关前滑动变阻器滑片没有移到最大阻值处;
(3)①;(4)“50Ω 1A”;(5)小华在实验中,电压表与滑动变阻器并联,测滑动变阻器电压.
(2)电路连接正确,闭合开关,电流表有示数,电压表指针超过量程,说明定值电阻电压太大,滑动变阻器分压太小,是由于:闭合开关前滑动变阻器滑片没有移到最大阻值处造成的;
(3)由表一实验数据可知,在电阻阻值一定时,
通过电阻的电流与电阻两端电压成正比,故猜想①正确;
(4)定值电阻两端电压是1.5V,则滑动变阻器两端电压U滑=U-UR=4.5V-1.5V=3.0V,
当电路电流为0.1A时,滑动变阻器接入电路的阻值最大,
∵I=
U |
R |
∴此时滑动变阻器接入电路的阻值R滑=
U滑 |
I |
3V |
0.1A |
(5)小红的实验中电压表测待测电阻两端电压,电压表示数为1.5V,则滑动变阻器电压为4.5V-1.5V=3V;
电阻与对应的电流值与小红的相同,说明待测点两端电压与小红实验中待测电阻电压相同,为1.5V,而小华在实验中保持电压表的示数为3V,这说明在小华的实验中,电压表与滑动变阻器并联,测滑动变阻器电压,因此两实验电路的不同之处是:小华在实验中,电压表与滑动变阻器并联,测滑动变阻器电压.
故答案为:(1)电路图如图所示;(2)闭合开关前滑动变阻器滑片没有移到最大阻值处;
(3)①;(4)“50Ω 1A”;(5)小华在实验中,电压表与滑动变阻器并联,测滑动变阻器电压.
点评:探究电流与电阻关系时,应控制定值电阻两端电压不变,实验所选滑动变阻器不能太小,或定值电阻两端电压不能太大,否则无法完成实验.
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