题目内容

2.如图是小丽在做“探究电流与电压和电阻的关系”的实验电路图
(1)用笔线代替导线,根据电路图将丙图中的电压表正确连入电路.
(2)在某次测量中,电流表的示数如图乙所示,电流为0.3A.
(3)在探究“电流与电压的关系”时.
①选择的研究对象是定值电阻R而不是小灯泡,理由是:小灯泡的电阻随温度的变化而变化;
②这一实验过程中,滑动变阻器的作用是:改变定值电阻的电压和通过的电流,实现多次测量目的.
(4)在探究“电流与电阻的关系”时,所选定值电阻R的阻值分别为5Ω、10Ω和20Ω,并按下列步骤进行实验:
①将5Ω的电阻接入电路,调节滑动变阻器,使电压表的示数为3V,记下电流表的示数I1,断开开关S;
②用10Ω的电阻替换5Ω的电阻接入电路,闭合开关S,移动变阻器的滑片,使电压表示数为3V(填实验操作步骤),记下电流表的示数I2,断开开关S;
③用20Ω的电阻替换10Ω的电阻接入电路,闭合开关S,当滑动变阻器接入电路的阻值最大时,电压表的示数大于3V,实验无法进行下去.请写出一种解决问题的方法:换用阻值较大的滑动变阻器(或减小电源电压).
(5)实验过程中,如果出现了电流表示数为0,电压表示数接近6V,电路发生的故障可能是电阻断路.

分析 (1)由题中(4)的条件确定电压表选用的量程与灯并联;
(2)根据图乙电流表小量程读数;
(3)①探究电流与电压的关系时,要控制电阻大小不变;
②为得出普遍性的结论,要多次测量;
(4)②在探究电流与电阻的关系时,要控制不同电阻两端的电压不变;
③根据串联电路电压的规律求出变阻器分得的电压,
根据分压原理,当定值电阻R变大时,变阻器连入电路的电阻也应变大,据此分析;
(5)若电流表示数为0,说明电路可能断路;电压表示数接近6V,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的支路以外的电路是完好的,则与电压表并联的电阻断路了.

解答 解:(1)由题中(4)的条件:电压表的示数大于3V,电压表选用大量程与灯并联,如下所示:

(2)图乙中电流表选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.3A;
(3)①探究电流与电压的关系时,要控制电阻大小不变,而小灯泡的电阻随温度的变化而变化,不是一个定值,故选择的研究对象是定值电阻R而不是小灯泡;
②在探究“电流与电压的关系”时,要控制电阻大小不变,为得出普遍性的结论,要多次测量,故电压表示数不变,故滑动变阻器的作用是:改变定值电阻的电压和通过的电流,实现多次测量目的;
(4)②在探究电流与电阻的关系时,要控制不同电阻两端的电压不变,用10Ω的电阻替换5Ω的电阻接入电路,闭合开关S,根据分压原理,电压表的示数变大,为保持电压表示数不变,应调节滑动变阻器,使电压表的示数仍为3V,记下电流表的示数I1,断开开关S;
③设电源电压为U,根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压U滑=U-3V,
根据分压原理可得:
$\frac{U-3V}{3V}$=$\frac{R′}{R}$,即$\frac{U}{3V}$-1=$\frac{R′}{R}$,
由此式可知,因电源电压U不变,故等式左边为一定值,当定值电阻R变大时,变阻器连入电路的电阻也应变大;当滑动变阻器接入电路的阻值最大时,电压表的示数大于3V,是因为变阻器的最大阻值太小的原因,故应换用阻值较大的滑动变阻器(或减小电源电压);
(5)经分析,实验过程中,如果出现了电流表示数为0,电压表示数接近6V,电路发生的故障可能是:电阻断路了.
故答案为:(1)如上所示;
(2)0.3;
(3)①小灯泡的电阻随温度的变化而变化;②改变定值电阻的电压和通过的电流,实现多次测量目的;
(4)②移动变阻器的滑片,使电压表示数为3V;③换用阻值较大的滑动变阻器(或减小电源电压);
(5)电阻断路.

点评 本题探究电流与电压和电阻的关系,考查电路的连接、电流表读数、影响电阻大小的因素、控制变量法、变阻器的作用及对器材的要求和故障分析.

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