题目内容

(2013?南岗区二模)晓彤和小雪利用不同阻值的电热丝探究“电流和电阻的关系”,设计了如图所示的电路,其思路是:改变电热丝的阻值,获取相应的电流,分析数据,得出结论.实验中获得的数据如下表所示.
电阻R/Ω 5 10 15 20
电流I/A 0.60 0.32 0.22 0.18
(1)请你根据晓彤和小雪的设计思路连接电路.(图有变化)
(2)晓彤和小雪分析表中数据后,得出的实验结论是
电热丝的电阻越大,电流越小
电热丝的电阻越大,电流越小
.
晓彤和小雪的实验数据中,无法得出“电流跟电阻成正比”的结论.请你分析其原因(要求有必要的计算过程).
(3)晓彤和小雪继续思考到:实验中,电源消耗的电能哪去了呢?为了在原实验的基础上,探究这一问题,请你叙述实验思路(可使用原装置,也可以增加适当的实验器材)
分析:(1)将电流表、滑动变阻器、电阻组成串联电路;
(2)根据表格中电阻好电流的大小变化情况得出结论;
要得出电流和电阻的反比例关系,应保持电阻两端的电压不变,所以可以分别求出不同电阻时的电压值,进行分析;
(3)根据电流的热效应,当电流通过导体时,导体会发热,将电能转化为内能.
解答:解:(1)将电流表、滑动变阻器、电阻组成串联电路,如图所示:

(2)由表格中数据知,电热丝的电阻越大,电流越小,但不是成正比的关系;
由I=
U
R
得,U=IR,
U1=I1R1=0.6A×5Ω=3V,U2=I2R2=0.32A×10Ω=3.2V,U3=I3R3=0.22A×15Ω=3.3V,U4=I4R4=0.18A×20Ω=3.6V;
由于未保持电阻两端的电压不变,所以不能得出电流跟电阻成正比的结论;
(3)当电流通过导体时,由于电流的热效应,将电能转化为内能,所以可以让原电路工作一段时间,用手靠近电热丝,感觉电热丝发热,则说明电源消耗的电能转化为内能;
或者将电热丝转入平底烧瓶,不接触容器,烧瓶的瓶口插入温度计,通电一段时间后,观察到温度计的示数升高,可知电能转化为内能.
故答案为:
(1)见上图;
(2)电热丝的电阻越大,电流越小;
由表格中数据知,U1=I1R1=0.6A×5Ω=3V,U2=I2R2=0.32A×10Ω=3.2V,U3=I3R3=0.22A×15Ω=3.3V,U4=I4R4=0.18A×20Ω=3.6V,未保持电阻两端的电压不变;
(3)让原电路工作一段时间,用手靠近电热丝,感觉电热丝发热,则说明电源消耗的电能转化为内能.
点评:探究电流和电阻的关系中,要得出电流和电阻的反比例关系,必须保持导体两端的电压不变,此题通过结论的得出和分析,考查了学生对条件的掌握,同时考查了对电路的连接,特别是电流表和滑动变阻器的接法,(3)问中还涉及到了有关电流热效应的知识.
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