题目内容

8.如图所示是研究“导体电流与电阻关系”的电路图,小明利用了阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、30Ω的定值电阻和变阻器进行了探究,变阻器规格是“10Ω 1A”,电源电压4.5V并保持不变.
(1)小明先将5Ω的电阻连入电路,当连好最后一根线时,发现电流表、电压表指针均偏转,且电压表指针偏转超出量程的一半.小明在实验过程中存在的问题有:
①连接线路时没有断开开关;②滑动变阻器的滑片没有置于最大阻值处.
(2)纠正错误后,他闭合开关,移动滑动变阻器的滑片到A点(A点图中未标出)时电压表示数为3V,读出电流表的示数,并记录在表格中.接着断开开关,将10Ω的电阻接入电路,并将滑动变阻器的滑片移至最大阻值位置;闭合开关,移动变阻器滑片,当电压表示数为3V时,停止调节,读出电流表示数,此时滑动变阻器的滑片应在A点的右侧(选填“左”或“右”).
(3)按照小明的实验设计,为能读出相应的电流值,所选的定值电阻最大值为20Ω.
(4)小明发现“探究电流跟电阻的关系”与“伏安法测定值电阻”两个实验有很多相似的地方,关于这两个实验的一些说法,正确的有(答案不唯一)C、D
A.两个实验都采用了控制变量法
B.两个实验运用的原理是相同的
C.前者多次测量的目的是分析多组数据,从而得出电流跟电阻的关系
D.后者多次测量的目的是取多组数据的平均值以减小误差.

分析 (1)连接电路时开关应该是断开的,滑动变阻器的滑片位于最大阻值处,否则会因为电路中电流过大出现损坏仪器的现象;
(2)要探究电流与电阻的关系,需要改变接入电路的定值电阻的阻值,同时保持两端电压一定;然后根据串联电路分压的特点确定滑片移动的方向;
(3)探究电流与电阻的关系,应控制电阻两端电压保持不变;如果定值电阻阻值太大,定值电阻分压太大,把滑动变阻器阻值全部接入电路后,定值电阻两端电压仍会大于电阻两端应保持的电压,无法进行实验;应用串联电路特点与欧姆定律可以求出定值电阻的最大阻值.
(4)根据“探究电流与电阻关系”实验和“伏安法测小灯泡电阻”实验的实验目的、原理、多次测量的目的进行分析解答.

解答 解:(1)连接电路时,开关应该是断开的,连接完最后一根导线后发现电压表指针偏转超出量程的一半,造成上述现象的原因可能是:①连接电路时开关没有断开;②开关闭合前滑片未置于最大阻值处.
(2)定值电阻R的阻值由5Ω更换为10Ω时,根据串联电路分压的特点可知,定值电阻两端电压变大,因此需增大滑动变阻器两端电压,即增大滑动变阻器接入电路的阻值,故将滑片向右移动,直到电压表的示数为2V,故此时滑动变阻器的滑片应在A点的右侧;
(3)电阻两端电压为2V,滑动变阻器两端电压为3V-2V=1V,
当接入电路的阻值太大时,滑动变阻器分压仍小于1V,无法继续进行实验;
当滑动变阻器阻值全部接入电路时,
电路电流I=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{滑最大}}$=$\frac{1V}{10Ω}$=0.1A,
此时接入电路的定值电阻阻值最大,
由I=$\frac{U}{R}$得,R=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{2V}{0.1A}$=20Ω.
(4)A、“探究电流与电阻关系”的实验目的是研究流过电阻的电流与电阻之间的关系,因此实验时应控制电阻两端电压不变;“伏安法测小灯泡电阻”是为了测不同电压下灯泡电阻的阻值,所以不需要控制变量.此选项不正确;
B、“探究电流与电压关系”的实验是为得出欧姆定律做准备的;“伏安法测小灯泡电阻”的原理是R=$\frac{U}{I}$,所以两实验的原理不同.此选项不正确;
C、“探究电流与电阻关系”实验中,进行多次实验,是为了探究在不同电阻下,电流与电阻的关系,使实验得出的结论具有普遍性,得出普遍规律.此选项正确;
D、“伏安法测小灯泡电阻”实验中,多次测量的目的是取多组数据的平均值以减小误差,此选项正确.
故选CD.
故答案为:
(1)①连接线路时没有断开开关;    ②滑动变阻器的滑片没有置于最大阻值处;(2)电压表示数为3V;右;(3)20; (4)C、D.

点评 本题考查了滑动变阻器的使用、欧姆定律的应用、串联电路的特点等知识掌握情况;要明确:探究电流与电阻的关系,应控制电阻两端的电压不变;应用串联电路特点与欧姆定律可以求出定值电阻阻值.

练习册系列答案
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13.张明同学用如图甲所示的电路图探究欧姆定律,实验中他们所用的定值电阻分别是5Ω、10Ω、15Ω,电源电压恒定为4.5V.
(1)在探究“通过电阻的电流跟两端电压的关系”时,选用了某一定值电阻,连接电路闭合开关后,移动变阻器的滑片P,当电流表的示数是0.28A时,电压表的示数如图乙所示,这时定值电阻两端的电压是2.8V,这一定值电阻的阻值是10Ω.
(2)在探究“电阻上的电流跟电阻的关系”时,把定值电阻由5Ω换成10Ω,闭合开关后,下一步的操作是:将变阻器的滑片P向右(填“左”或“右”)移动,目的是保持定值电阻两端电压不变.
(3)探究结束后,该组同学又利用图甲所示的电路图测量小灯泡的电功率,他们把定值电阻换成额定电压为3.8V、电阻约为10Ω的小灯泡.
①请帮该组同学将图丙的实物电路连接完整.
②闭合开关后,发现电压表示数接近电源电压,电流表指针有明显偏转,移动变阻器的滑片,两表示数均不变,原因可能是滑动变阻器接入电路的阻值为零.
③问题解决后,闭合开关,改变变阻器滑片P的位置,当电压表的示数是3.8V时,小灯泡正常发光,电流表的示数如图丁所示,则通过小灯泡的电流为0.3A,该电灯泡的额定功率是1.14W.

(4)如图戊所示电路中(R阻值已知),无电压表也能测出该灯泡额定功率的是C.

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