题目内容

4．小彬用如图甲所示的实验器材探究“电流与电阻的关系”．电源电压恒为3V，滑动变阻器上标有“20Ω 2A”字样，阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω、50Ω的定值电阻各一个．
（1）请你用笔画线代替导线，把图甲所示的实验电路补充完整．
（2）小彬5Ω定值电阻接入电路后，闭合开关，发现电流表无示数而电压表有示数，则电路中的故障可能是定值电阻断路（写出一种）；排除故障后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片P，使电流表的示数如图乙所示，此时电路中的电流为0.36A．

（3）将5Ω定值电阻换成10Ω定值电阻，闭合开关，为了保持电压表表的示数不变，应将滑动变阻器的滑片P向A（选填“A”或“B”）移动，记录此时各表的示数．
（4）将10Ω定值电阻换成20Ω定值电阻，重复步骤（3）．
（5）实验记录的多组数据如表所示．分析数据可得出结论当电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成反比．
实验次数定值电阻（Ω）电流表示数（A）
15
2100.18
3200.09
（6）实验中，小彬换用50Ω的定值电阻进行实验，但不论怎样调节滑片都不能使电压表示数保持不变．你认为其原因是滑动变阻器的最大阻值太小．

分析 （1）电压表与电阻并联，电流表、滑动变阻器与电阻串联，滑动变阻器要接一上一下；
（2）根据电流表和电压表有示数进行分析具体原因；根据电流表的量程和分度值读出电流值；
（3）根据串联电路的分压特点，换接电阻后，应保持电压表的示数不变，根据串分压的知识判断滑片的移动方向；
（5）电流与电阻的关系：电压一定，电流与电阻成反比；
（6）根据欧姆定律求出若换用50Ω的定值电阻进行实验时电路中的最大电流，结合电流表的量程即可判断．

解答 解：（1）电压表与电阻并联，由于电源电压为3V，所以应选择0～3V的量程；滑动变阻器已接了下面一个接线柱，可再接上面任意一个接线柱，如图所示：

（2）电流表有示数，电压表无示数，说明与电压表并联部分发生短路，或定值电阻R1短路；由乙图知，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.36A；
（3）将5Ω电阻换成10Ω后，电压表的示数会变大，所以应该增大滑动变阻器的阻值，即应将滑动变阻器的滑片P向A移动，使电压表仍为原来的示数不变；
（5）电流和电阻的关系为：当电压一定时，通过导体中的电流与电阻成反比；
（6）当定值电阻为50Ω时，此时滑动变阻器最大阻值为20Ω，
因为$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}$=$\frac{{R}_{1}}{{R}_{2}}$，
即$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}$=$\frac{50Ω}{20Ω}$，
定值电阻两端最小电压为$\frac{5}{7}$×3V＞1.8V，无法保持定值电阻两端电压始终为1.8V．
故答案为：
（1）见解答图；（2）定值电阻断路；0.36；（3）电压表；A；（5）当电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成反比；（6）滑动变阻器的最大阻值太小．

点评 此题是探究电流和电阻的关系实验，考查了控制变量法的应用，同时考查了电流表、电压表、滑动变阻器的接法，考查了电流表的读数及电阻的计算，涉及到了串联电路中电流、电压的关系及欧姆定律的灵活应用．

练习册系列答案
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15．为探究“动能大小的影响因素”，科学小组利用斜面、钢球、木块等器材开展了如图所示的活动．
（1）实验中通过比较木块滑动的距离来判断钢球动能的大小；
（2）在图甲和图乙中，用质量相同的两个钢球从斜面上不同高度自由滚下，比较两图实验现象，得到的结论是质量一定时，速度越大，动能越大；
（3）由实验中钢球撞击木块做功，同学们联想到汽车撞击行人出现交通事故的情景，并猜想到交通事故的危害程度与“超载”、“超速”有关．若要研究超载的安全隐患，我们应选择甲、丙两个图所示实验进行比较．
12．小明与小芳为了探究泡沫塑料和棉絮的保温性能的好坏，两人设计并做了这样的实验，他们用这两种材料分别包着装有热水的密闭烧瓶，让它们自然冷却，利用温度计和计时器定时测量两烧瓶中的水温随时间变化的情况．
（1）为保证实验的科学性，除了取大小、厚度相同的泡沫塑料和棉絮外，还应考虑影响水温变化的其他因素，即保持烧瓶相同、环境因素相同、水的多少和初温都相同．
（2）按照计划操作，小明与小芳把实验测得的时间和温度数据记录在表中：
时间（min）010203040…150180
泡沫塑料组水温（℃）9074656057…2120
棉絮组水温（℃）907055？33…2020
分析实验数据可知，从计时开始到40min后，泡沫塑料包的水温度降低了33℃，而棉絮包的水温度降低了57℃，由此你能看出，在这两种材料中，保温效果比较好的是泡沫塑料．
（3）小明与小芳是采用了“在相同的时间内，比较水温降低多少”的方法来比较两种材料的保温性能的，你还可以采用“降低相同的温度，比较时间长短”的方法来比较两种材料的保温性能．
（4）仔细分析水温变化规律则，时间为30min时，棉絮组的水温可能是下列选项中的哪一个？A
A．42℃B．44℃C．46℃D．48℃
19．下列数据中，符合实际的是（　　）
A．物理课本的长度约为50cm
B．适合人洗澡的水温约为80℃
C．中学生大拇指甲的面积约1cm2
D．短跑运动员比赛时的速度可达30m/s
9．用伏安法测未知电阻R的阻值，若实验中只有一个电压表和一个已知电阻R0，小明设计了如图所示的电路，同样可以测量未知电阻Rx，请在空格内将实验步骤补充完整
①闭合开关S、断开S1，用电压表测出待测电阻Rx两端的电压为Ux
②闭合开关S、S1，用电压表测出电源的电压U
③请写出用测量值U、Ux及R0来表示Rx的表达式：Rx=$\frac{{U}_{x}{R}_{0}}{U-{U}_{x}}$．
16．关于水的密度，下列说法中正确的是（　　）
A．1m3的水质量是100kgB．1cm3的水质量是1g
C．1dm3的水质量是1kgD．1m3的水的质量是103kg/m3
13．一个定值电阻的阻值是10Ω，使用时流过的电流是200mA，加在这个定值电阻两端的电压值是2V；如果在定值电阻两端再并联一个电阻为15Ω的小灯泡，则并联电路的总电流为0.33A．
14．如图所示的电路中，电源电压是6V且保持不变，R1=10Ω，R3=6Ω．变阻器R2规格为“24Ω，2A”．电流表和电压表是学生实验常用电表，且接入的均为大量程，若将滑片P放在最右端，则（　　）
A．当开关S1、S2均断开时，电流表示数为0.2A，电压表示数为4.8V
B．当开关S1、S2均闭合时，电流表示数为0.85A，电压表示数为6V
C．当开关S1断开时，S2闭合时，滑动变阻器连入电路的电阻不能小于10Ω
D．若将电流表和电压表均改接小量程，当开关S1、S2断开时，滑动变阻器连入电路的电阻范围为4Ω-6Ω

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