题目内容
【题目】小明和小丽想探究导体中的电流跟电阻的关系,他们所选的电源电压为 6V 且保持不变,实验用到的电阻阻值分别为 5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω、30Ω,滑动变阻器规格为“60Ω 1A”.
(1)连接电路后,闭合开关,发现电流表、电压表指针均超过量程.操作中存在的问题是
(2)实验中多次改变 R 的阻值,调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数保持不变,记下电流表的示数,得到如图甲所示的电流 I 随电阻 R 变化的图象.①由图象可以得出结论:电压一定时,
②上述实验中,小明用 5Ω 的电阻做完实验后,接下来的操作是 , 将滑动变阻器调到最大阻值,然后将 10Ω 的电阻接入电路,闭合开关,移动滑片,使电压表示数为V 时,读出电流表的示数.
(3)本实验要保持电阻两端电压相同,他们在学习了欧姆定律之后,才知道本实验中电压表控制不变的电压值应该在V 至V 范围之内选择.
(4)他们又用本次器材探究了电流与电压的关系,做出图象如图乙,图中阴影部分面积表示的物理量是
【答案】
(1)闭合开关前没有将滑片移到阻值最大处
(2)电流与电阻成反比,断开开关,3
(3)2,5
(4)电功率
【解析】解:(1)电流表、电压表指针均超过量程,说明电路中的总电阻过小,滑动变阻器的最大阻值为60Ω,则原因可能是滑动变阻器的滑片没有调至最大阻值处;
(2)①由图象知,电压一定,通过导体的电流跟导体电阻成反比;
②小明用5Ω的电阻做完实验后,应先断开开关,同时将滑动变阻器的滑片移至最大阻值处,再换接10Ω的电阻,然后闭合开关,使电压表的示数保持U=IR=0.6A×5Ω=3V不变;
(3)由滑动变阻器的规格知,滑动变阻器的最大阻值为60Ω,允许通过的最大电流为1A;
根据串分压的知识,当电阻的阻值为30Ω时,滑动变阻器的阻值需要的最大,当滑动变阻器的阻值为60Ω时,便是电阻两端的最小电压,
根据串分压可知R:R滑=UR:U滑,则UR:U滑=30Ω:60Ω=1:2,此时电阻两端的电压为6V×=2V,
电路中的最大电流为1A,当电阻为5Ω时,电路中的电流最大,则U大=IR=1A×5Ω=5V;
所以本实验中电压表控制不变的电压值应该在2V到5V之间.
(4)阴影部分面积为横、纵坐标的乘积,即阴影部分的面积为:S=UI=P,故阴影部分面积表示的物理量是电功率.
故答案为:(1)闭合开关前没有将滑片移到阻值最大处;(2)①电流与电阻成反比; ②断开开关;3;(3)2;5;(4)电功率.
(1)电流表、电压表的指针均超过量程,是由于滑动变阻器的阻值过小造成的,根据滑动变阻器的规格判断出可能是滑片未移至最大阻值处;
(2)①分析图象得出电流和电阻的关系:电压一定,电流和电压成反比;②在拆接电路时,先断开开关,闭合开关前,将滑动变阻器的滑片移至最大阻值处;探究电流和电阻的关系,要保持电阻两端的电压不变,根据图象中的某一组数据便可求出电阻两端的电压;
(3)由滑动变阻器的规格可得,电路中的最大电流为1A,滑动变阻器的最大阻值为60Ω,根据串联电路分压的特点结合欧姆定律可计算电阻两端的电压范围;
(4)阴影部分为电流和电压的乘积,根据P=UI可知为定值电阻的电功率.
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