题目内容

8.在探究“电流与电阻的关系”的实验过程中,小明选择了5Ω、10Ω、20Ω、25Ω五个电阻进行实验,电路图如图甲所示.

(1)请用笔画线代替导线将图乙中未完成的电路完成,且使变阻器滑片向右移动时电流表示数变大.(导线不能交叉)
(2)连接好电路,闭合开关,发现电流表没有示数,移动滑动变阻器的滑片,电压表示数始终接近电源电压.造成这一现象的原因可能是A(填字母).
A.电阻断路   B.电流表坏了  C.滑动变阻器短路  D.电阻短路
(3)排除电路故障进行实验.为达到实验目的,滑动变阻器除了起到保护电路的作用外,还起到调节电阻两端电压保持不变的作用.实验中,当把5Ω的电阻换成10Ω的电阻后,应把变阻器滑片向左(填“左”或“右”)滑动,同时眼睛盯住电压表才可能达到这个目的.
(4)根据实验数据,作出I-R图象如图丙所示.根据实验目的分析图象可得出结论:电压不变时,导体中的电流与导体的电阻成反比.

分析 (1)由图甲,R与滑动变阻器串联,电压表测R两端电压,滑片向右移动时电流表示数变大,即电阻变小;
(2)电流表没有示数,电压表示数始终接近电源电压,电路故障可能为电压表所测量的电阻断路;
(3)探究电流与电阻的关系实验,应控制电阻两端电压不变;根据电路图与欧姆定律分析滑片移动方向.
(4)根据图象得出电流和电阻的关系:电压不变,导体中的电流与电阻成反比.

解答 解:(1)由图甲,实验中电压表测R两端电压,滑动变阻器与R串联,滑片向右移动时电流表示数变大,即电阻变小,所以应把变阻器右下角接线柱接入电路.如图所示:
.
(2)A、闭合开关,发现电流表没有示数,移动滑动变阻器的滑片,电压表示数始终接近电源电压,原因可能是电压表所测量的电阻断路,这样使得电压表串联入电路中,故A符合题意;
B、如果电流表坏了,整个电路断路,电压表也不会有示数,故B不合题意;
C、如果滑动变阻器短路,电流表会有示数,且更大,故C不合题意;
D、如果电阻短路,则电压表的示数将为零,且电流表的示数将变大,故D不合题意.
(3)探究“电流与电阻的关系”,应不断改变电阻阻值而控制电阻两端电压不变,该实验中滑动变阻器的作用除了保护电路外,其作用主要是控制电阻两端电压保持不变;
根据串联电路的分压原理,把5Ω换成10Ω,电阻分压变大,滑动变阻器分压变小,为保持电阻两端电压不变,应减小电阻分压,增大滑动变阻器分压,应使滑动变阻器接入电路的阻值变大,由图示电路图可知,闭合开关后应向左移动滑片,同时眼睛盯住电压表.
(4)由图象知,电压不变时,导体中的电流与导体的电阻成反比.
故答案为:(1)见上图;(2)A;(3)调节电阻两端电压保持不变;左;电压表;(4)电压不变时,导体中的电流与导体的电阻成反比.

点评 探究电流与电阻关系实验,应采用控制变量法,即控制电阻两端电压不变.考查了电路连接、滑动变阻器的使用、电路故障的判断和图象的题解等.判断电路故障时,要根据故障的表现,逐一分析可能的原因或现象,最后做出判断,是较易出错的问题.

练习册系列答案
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13.下面是小明和小华等同学进行的电学实验:
(1)小明为了探究通过导体的电流跟电阻的关系,设计了如图1所示的电路.
①请用笔画代替导线完成图1电路的连接;
②小明看到了邻组同学在闭合开关后,电流表的指针偏向“0”刻度线的左侧,原因是电流表正负接线柱接反了;
③如果小明连接电路时接入的电阻为5Ω,控制电阻两端的电压为2V,那么将5Ω的电阻换成10Ω的电阻时,应将滑动变阻器的滑片向左端调节,使电压表示数为2V;把10Ω的电阻换成20Ω的电阻,无论怎样调节滑片都无法使电压表示数调到控制值,说明她选择的滑动变阻器最大阻值太小;
④更换器材后,重新实验,将数据记录在表格中,分析实验数据可得出:当电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比.
电压U/V2
电阻R/Ω51020
电流I/A0.40.20.1
(2)小明将电阻换成标有“2.5V”字样的小灯泡,测量其不同电压下的电功率.
①正确连接电路,闭合开关,发现小灯泡不亮,电压表有示数,电流表指针几乎不动,产生这种现象的原因是小灯泡断路;
②排除故障,继续实验.如图2甲所示是某次实验电流表的示数为0.1A.最后根据实验数据画出I-U图象(如图2乙).根据图象求出小灯泡正常发光时的功率为0.625W;
③通过分析I-U图象,发现小灯泡的电阻随电压升高逐渐变大,其原因是灯丝电阻随温度升高而增大.
(3)完成上述实验后,小明又重新设计了电路(如图2丙),测量另一个小灯泡的额定功率,
这个小灯泡正常工作的电流为I1.请完成实验步骤(已知电源电压为U).
①只闭合开关S1,移动滑动变阻器R2的滑片,使电流表示数为I1;
②只闭合开关S2,保持滑动变阻器R2的滑片位置不变,调节滑动变阻器R1的滑片使电流表示数为I1;再将滑动变阻器R2的滑片调到最左端,读出电流表的示数为I2;此时R1接入电路的电阻为$\frac{U}{{I}_{2}}$(用物理量的符号表示).
③则小灯泡的额定功率表达式为P额=$\frac{U{{I}_{1}}^{2}}{{I}_{2}}$.(用物理量的符号表示)
17.在“探究通过导体的电流与电压和电阻的关系”实验中,有如下器材:电压表、电流表、滑动变阻器、开关、两节干电池、定值电阻R(分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω)、导线若干.小明在实验时连接的电路如图所示.

(1)在探究“电流与电压的关系”实验中:
①闭合开关前,要将滑动变阻器滑片移至A(填“A”或“B”)端;电路中滑动变阻器起到保护电路元件安全和改变电阻两端电压,进行多次测量的作用;
②闭合开关S,无论如何移动滑动变阻器的滑片P,发现电流表示数几乎为零,电压表示数约为3V,此时,电路出现的故障可能是R处断路;小明排除故障后继续实验.
(2)在探究“电流与电阻的关系”实验中:
①电路中滑动变阻器起到保护电路元件安全和控制电阻R两端电压不变的作用;
②小明先将R=10Ω的电阻接入,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,直到电压表示数为2.5V,记下电流表示数;接着在滑动变阻器的滑片位置不变,把R换为15Ω的电阻时,应向A(填“A”或“B”)方向移动滑动变阻器的滑片P,才能使电压表示数为2.5V,同时记下电流表的示数;
③根据多次测量数据描绘出电流随电阻变化的曲线如图乙所示,小明由图象得出的结论是:电压一定时,电流与电阻成反比.
(3)若继续使用该实验电路,还可以进行的实验有伏安法测电阻(只要求填写一个实验名称).

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