题目内容

某实验小组的同学为探究“电流与电阻的关系”时,用到如下器材:电压恒为4V的电源,阻值为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω、30Ω的定值电阻各一只,“15Ω 1A”的滑动变阻器一只,学生用电流表、电压表各一只,开关和导线若干,设计的电路如图1所示.
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(1)实验时,该小组同学选用电压表的量程是0-3V,根据题意,请你选择合适的电流表量程,并帮助该组同学按电路图用笔画线代替导线完成图2中实物图的连接.(要求滑动变阻器使用A接线柱)
(2)在连接电路时,开关应该是
 
(填“断开”或“闭合”)的,滑动变阻器的滑片应置于
 
(填“A”或“B”)端;
(3)由于电路中电流的大小受多种因素的影响,所以我们在探究某一因素变化对电流的影响时,必须保持其它因素不变,即采用了控制变量法,其中此实验被控制的变量是
 
,滑动变阻器R'的作用是
 

(4)在实验中,要使电路中的电流增大,滑动变阻器的滑片应向
 

滑动,此时电阻R两端的电压
 
(填“变大”、“变小”或“不变”).
(5)通过实验,测得6组数据,如下表所示:其中第3次实验时电流表的指针位置如图3所示,请把测得的电流数值填入表格中.
U=3 V
实验次数 1 2 3 4 5 6
电阻R 5 10 15 20 25 30
电流I/A 0.6 0.3 0.2   0.12 0.1
(6)在此探究实验过程中,当E、F两点间的电阻由5Ω更换为10Ω后,为了探究上述问题,你认为应该采取的操作是
 

A.闭合开关,读出电流表的读数
B.闭合开关,将变阻器的滑片适当向左移
C.改变电压表、电流表的量程
D.闭合开关,将变阻器的滑片适当向右移
(7)该实验采用的研究方法是
 

(8)该实验结论:
 

(9)用此实验电路图你还可以测量哪些物理量:
 
分析:(1)根据电路图连接实物图,可采用“电流流向法”,从电源的正极出发,按照电流的流向,先串主电路,再将电压表并在待测电阻的两端;连接滑动变阻器时,要“一上一下”的原则.
(2)连接电路时,开关必须断开,滑动变阻器接入电路的阻值最大;
(3)由于电流跟电压和电阻均有关,因此在“探究电流与电阻的关系时”实验中,应控制导体两端电压不变;
在探究电流与电阻的关系时,用滑动变阻器保持电压不变;
(4)要使电路中的电流变大,根据欧姆定律可知电路中电阻的变化,从而确定滑片移动的方向;利用U=IR即可判断出电阻R两端电压的变化;
(5)根据电流表的量程、分度值以及指针的位置读出电流表的示数;
(6)研究导体中的电流与电阻的关系,由控制变量法的思路可知,需要保证导体两端的电压不变,当电路中的电阻由5Ω换成10Ω时,分析定值电阻两点之间的电压怎样变化是此题的解题思路.
(7)当一个物理量受多个物理量影响时,需采用控制变量法进行探究;
(8)根据欧姆定律的内容进行解答;
(9)利用电压表和电流表还可以探究电流与电压的关系,以及伏安法测电阻.
解答:解:(1)电压表选择0~3V,则电路中的最大电流:I=
3V
=0.6A,故电流表选择0~0.6A的量程;
采用“电流流向法”,电流从电源正极出发,依次将开关、滑动变阻器、定值电阻、电流表串联起来,再将电压表并联在定值电阻两端;故连接实物图如下:
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(2)连接电路时,开关必须断开,滑动变阻器接入电路的阻值最大,故将滑片移至B端;
(3)该实验探究的是电流与电阻的关系,应控制电阻两端电压不变,即电压表示数不变;
在探究通过导体的电流与导体电阻关系时,应保持导体两端的电压不变,是通过滑动变阻器来实现的.
(4)由I=
U
R
可知,要使电路中的电流变大,则电路中的总电阻必须减小,即滑动变阻器接入电路的电阻减小,故将滑片向A端移动;
由U=IR可知,定值电阻两端电压变大;
(5)由图3可知,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.2A;电流表
(6)探究“电流与电阻的关系”时,则需保持电阻两端的电压不变,当E、F两点间的电阻由5Ω更换为10Ω后,电压表的示数变大,所以应该增大滑动变阻器的阻值,减小电压表的示数,将变阻器的滑片适当向右移,故D正确;
(7)探究“电流与电阻的关系”时,则需保持电阻两端的电压不变,因此该实验应用了控制变量法;
(8)实验可以得到的结论为:电压一定时,电路电流与电阻阻值成反比;
(9)利用电压表和电流表还可以探究电流与电压的关系,以及伏安法测电阻.
故答案为:(2)断开;B;(3)R两端电压不变;保持R两端电压不变;(4)A端;变大;(5)0.2;(6)D;(7)控制变量法;(8)电压一定时,电路电流与电阻阻值成反比;(9)未知电阻的阻值.
点评:本题考查了探究电流与电阻的关系实验,考查了实物电路的连接、电流表量程的选择、连接电路的注意事项、滑动变阻器的作用以及控制变量法的应用等;熟练应用控制变量法、认真分析所给实验数据是正确解题的关键.
练习册系列答案
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(2012?普陀区二模)某实验小组的同学在“探究液体内部的压强与哪些因素有关”的实验中,将两端开口的玻璃管一端扎上橡皮薄膜,竖直插入水或盐水的不同深度处,观察到橡皮薄膜分别向上凸起,实验现象如图1(a)、(b)、(c)所示.

(1)根据实验现象实验小组的同学提出猜想:
①根据图1(b)和(c),小组同学一致认为:液体内部压强可能与
液体的种类
液体的种类
有关.
②根据图1(a)和(b),小组同学产生了不同的观点:小红认为液体内部某点压强可能与离开液面的距离h有关;小李则认为液体内部某点压强可能与离开容器底部的距离d有关.
(2)为进一步验证猜想,小组同学接着将一端扎有橡皮膜的玻璃管分别竖直插入甲、乙两种不同液体中,并设法改变h和d,通过在玻璃管中加入适量的水,使橡皮薄膜在液体的不同位置处都能保持平整,如图2所示.然后通过测量玻璃管中所加水的质量,再设法求得橡皮薄膜所受的液体压强p,并将实验有关数据分别记录在表一、表二中.
表一 液体甲  密度为0.8×103千克/米3
实验序号 h
(厘米)
d
(厘米)
p
(帕)
1 5 15 0.4×103
2 10 10 0.8×103
3 15 5 1.2×103
4 20 5 1.6×103
5 30 5 2.4×103
表二 液体乙  密度为1.2×103千克/米3
实验
序号
h
(厘米)
d
(厘米)
p
(帕)
6 5 15 0.6×103
7 10 10 1.2×103
8 15 5 1.8×103
9 20 5 2.4×103
10 30 5 3.6×103
①分析比较实验序号1与6(或2与7,或3与8,或4与9,或5与10)的数据及相关条件,得出的初步结论是:当离开液面的距离h相同,离开容器底部的距离d相同,
液体密度越大,液体内部压强越大
液体密度越大,液体内部压强越大

②小红分析实验序号3与4与5(或8与9与10)的数据及相关条件,得到的初步结论是:同种液体内部,当离开容器底部的距离d相同,液体内部压强p与成正比;小李分析实验序号1与2与3(或6与7与8)的数据及相关条件,得到的初步结论是:同种液体内部压强p与d成反比.小红和小李的结论,你认为是错误的是
小李
小李
,理由是
小李所选的数据没有控制h相同
小李所选的数据没有控制h相同

③进一步分析实验序号3与7(或5与9)的数据及相关条件,还可得到的结论是:
当液体密度与离开液面的距离的乘积相同,液体内部压强相同
当液体密度与离开液面的距离的乘积相同,液体内部压强相同

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