题目内容
【题目】小彬用如图甲所示的实验器材探究“电流与电阻的关系”,电源电压恒为3V,滑动变阻器上标有“20Ω,2A”字样,阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω、40Ω的定值电阻各一个。
(1)小哲帮小彬检查时发现连线不对,而且只要改接一根导线就可以了,请你把接错的那根导线找出来,打上“×”,再画线把它改到正确的位置上(导线不允许交叉)。
(___)
(2)电路改正以后,小彬实验时发现电流表示数为0,电压表示数接近3V,经检查导线均完好且接触良好,则电路发生的故障可能是_____。
(3)排除故障后,如果他们先用5Ω的电阻做实验,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片P,使电压表的示数达到某一值时,电流表的示数如图乙所示,此时电路中的电流为_____A。
(4)如果他们用5Ω的电阻做实验时,滑动变阻器的滑片刚好在上图所示位置,接下来把5Ω换成10Ω电阻后,为保持电压表的示数不变,应将滑动变阻器的滑片P向_____端移动(选填“左”或“右”)。
(5)再将10Ω定值电阻换成20Ω定值电阻,重复以上步骤。实验记录的多组数据如下表所示。分析数据可得出结论:当电压一定时,通过导体中的电流与导体的电阻成_____比。
实验次数 | 定值电阻Ω) | 电流表示数(A) |
1 | 5 | |
2 | 10 | 0.18 |
3 | 20 | 0.09 |
(6)小彬同学换用40Ω的定值电阻接着进行上述实验,请判断他能否顺利完成并说明理由。_____。
【答案】 定值电阻断路 0.36 左 反 不能,滑动变阻器的阻值太小,无法使电压表的示数达到1.8V
【解析】
(1)探究“电流与电阻的关系”,电压表与电阻并联,电流表串联在电路中;(2)若电流表示数为0,说明电路可能断路;电压表示数接近电源电压3V,说明电压表与电源连通,分析电路故障原因;(3)由电流表小量程读数;(4)根据控制变量法,研究电流与电阻的关系时,需控制定值电阻的电压相同,当换上大电阻时,根据分压原理确定电压表示数的变化,由串联电路电压的规律结合分压原理确定滑片移动的方向;(5)横向比较表中数据得出结论;(6)研究电流与电阻的关系时,要控制电压表示数不变,由欧姆定律的变形公式求出电压表示数,根据串联电路电压的规律,求出变阻器分得的电压:根据分压原理,求出变阻器连入电路中的阻值与题中的变阻器比较。
(1)原电路中电流表与变阻器并联,电压表串联在电路中了,是错误的,电压表与电阻并联,电流表串联在电路中,如下图所示:
(2)若电流表示数为0,说明电路可能断路;电压表示数接近电源电压3V,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的支路以外的电路是完好的,则与电压表并联的部分电阻断路了;
(3)从图乙中得到电流表的量程是0-0.6A,分度值是0.02A,指针的位置在0.36A处,电流表的示数是0.36A;
(4)根据串联分压原理可知,将定值电阻由5Ω改接成10Ω的电阻,电阻增大,其分得的电压增大;探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,应保持电阻两端的电压不变,根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压,由分压原理,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向左端移动,使电压表的示数为不变;
(6)横向分析表中数据,电阻为原来的几倍,通过的电流为原来的几分之一,即当电压一定时,通过导体中的电流与导体的电阻成反比;
(7)研究电流与电阻的关系时,要控制电压表示数不变,由欧姆定律的变形公式,电压表示数:U=IR=0.09A×20Ω=1.8V,由串联电路电压的规律,变阻器分得的电压:U滑=U-U表=3V-1.8V=1.2V,变阻器的电压为电压表示数的,根据分压原理,变阻器连入电路中的阻值:,滑动变阻器上标有“20 Ω 2 A”字样,变阻器的最大阻值是20Ω,滑动变阻器的阻值太小,无法使电压表的示数达到1.8V他不能完成实验。