题目内容
【题目】在探究“通过导体的电流与电阻的关系”的实验中,小芳同学连接的电路如图所示,已知电源电压恒为6.0V,滑动变阻器R2规格为“60Ω -0.5A”,可供其选择的定值电阻的阻值有5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、30Ω和40Ω。
(1)请将图中的实物电路连接完整,要求:滑动变阻器的滑片向右滑动时电路中的电流变大,且导线不允许交叉;
(_________)
(2)正确连接电路后,调节滑动变阻器的阻值至最大并闭合开关,发现两电表示数均为零,则电路故障可能为_____.
A. R1短路 B. R1断路 C. R2短路 D. R2断路
(3)故障排除重新连接正确后,先用5Ω的定值电阻进行实验,闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,此时电流表的示数如图丙所示,则电路中的电流为____A;将5Ω的定值电阻换成了10Ω的定值电阻,闭合开关后应向____(选填“左”或“右”)移动滑动变阻器滑片;
(4)在该同学使用5Ω、10Ω、15Ω这三个定值电阻实验完成上述实验时,定值电阻消耗的最大功率为_____W,此时滑动变阻器接入电路的阻值为________Ω;
(5)在以上实验不改变电表接线柱的基础上,该同学想尽量多测几组数据,但她不能选用的定值电阻有___________。
【答案】 D 0.4 左 0.8W 10 40
【解析】
(1)探究“通过导体的电流与电阻的关系”的实验中,滑动变阻器要与定值电阻串联,采取“一上一下”的连接方式,滑片向右滑时电路中的电流变大,说明滑动变阻器接入电路中的电阻变小,即右下方接线柱必须接入电路中;如下图所示:
(2)A.R1短路,电压表示数为0,根据欧姆定律,电路中电流I==
0.1A,电流表有示数,不符合题意,故A错误;
B. R1断路,电流表无示数,但电压表与电源连通,有示数,不符合题意,故B错误;
C. R2短路,只有R1连入电路,电压表示数为电源电压,电流表测电路中的电流,不符合题意,故B错误;
D. R2断路,整个电路断路,两表均无法示数,故D正确;
(3)由图2可知,电流表的两程为0,此时的示数为0.4A。
电阻两端的电压为U=IR=0.4A×5Ω=2V,将5Ω的定值电阻换成10Ω定值电阻进行实验,由分压原理,电压表示数变大;因探究电流与电阻的关系的实验时,应保持电阻两端的电压为2V不变,根据串联电路电压的规律,应增大变阻器分得的电压,由分压原理,应增大变阻器连入电路中的电阻大小,所以应向左移动滑片直至电压表示数为2V;
(4)由以上分析知,实验中,应保持定值电阻两端的电压为2V不变,连入5 定值电阻时,其消耗的点功率为P1=
0.8W;连入10Ω 定值电阻时,其消耗的点功率为
P2=0.4W,连入15Ω 定值电阻时,其消耗的点功率为P3=
0.27W;
比较三者的功率可得,定值电阻消耗的最大功率为0.8W。其滑动变阻器连入电路的电阻为R滑=10
。
(5)由以上分析知,实验中,应保持定值电阻两端的电压为2V不变,变阻器的最大阻值为60Ω,电路中的最小电流应为I==
=
A;则允许接的最大电阻值为:R=
=
=30Ω,40Ω大于30Ω,所以不可以使用。
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