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:
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(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.
| A. | 僵持不动时,甲对布带的拉力和乙对布带的拉力是一对平衡力 | |
| B. | 推不动箱子时,箱子受到的摩擦力大于人对箱子的推力 | |
| C. | 小明把另一只船推开时,小明是施力物体,同时也是受力物体 | |
| D. | 载有磁铁的小车自行相向运动,说明物体间力的作用是相互的 |
| A. | 音调会逐渐变低 | B. | 响度会逐渐变小 | C. | 音色会逐渐变差 | D. | 速度会逐渐变慢 |
(l)探究电流与电压的关系时,所测得的几组电流、电压值如表1.在第2次实验中,电流表的示数如图乙,则通过电阻的电流为0.3A,根据表1数据可得到结论:电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比.
表1 表2
| 实验次数 | 1 | 2 | 3 | 实验次数 | 1 | 2 | 3 | |
| 电压U/V | 1.0 | 1.5 | 2.0 | 电阻R/Ω | 5 | 10 | 15 | |
| 电流I/A | 0.2 | 0.4 | 电流I/A | 0.6 | 0.3 | 0.24 |
①由于操作不当,导致一组数据存在错误,请判断第3次实验的数据存在错误.产生错误的具体原因是没有调节滑动变阻器,使电压表的示数保持3V不变.
②纠正错误以后,小方用30Ω的电阻替换15Ω的电阻进行了第4次实验,发现实验无法进行下去,为完成第4次实验,小红提出了下列解决方案,其中正确的有C.
A.将电压表的量程换为0~15V B.成电压为12V的电源
C.更换最大阻值大于或等于30Ω的滑动变阻器 D.可将定值电阻两端的电压调为4V.
(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/V | 2 | ||
| 电阻R/Ω | 5 | 10 | 20 |
| 电流I/A | 0.4 | 0.2 | 0.1 |
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)
(1)小明探究“电流与电压的关系”,该实验中滑动变阻器的作用除了保护电路外,其作用主要是改变电阻两端的电压.
(2)在研究电流与电阻关系时,先用5Ω的定值电阻进行实验,使电压表的示数为3V,再换用10Ω的定值电阻时,某同学没有改变滑动变阻器滑片的位置,合上开关后,电压表的示数将大于3V(选填“大于”、“小于”或“等于”).此时应调节滑片,使电压表的示数为3V.
(3)整个实验中数据记录在表一和表二中;且最后一次电流的大小如图2电流表所示示数,请读出电流值并填在表二中的空格处.
表一
| R=5Ω | 电压/V | 1.0 | 2.0 | 3.0 |
| 电流/A | 0.2 | 0.4 | 0.6 |
| U=3V | 电阻/Ω | 5 | 10 | 15 |
| 电流/A | 0.6 | 0.3 |