题目内容

14.在“研究电流跟电压、电阻的关系”时,同学们设计如图电路图,其中R为定值电阻,R′为滑动变阻器.
(1)为保证电路安全,连接电路时,开关应该处于断开状态.在闭合开关前,应该把滑动变阻器移动到最大阻值处.
(2)在研究电流与电阻关系时,先用5欧的定值电阻进行实验,使电压表的示数为3V,再换用10欧的定值电阻时,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”).此时应向右(选填“右”或“左”)调节滑片,使电压表的示数仍为3V.
(3)实验后,收集数据记录在表中,
U=3V电阻/Ω51015
电流/A0.60.30.2
根据表中实验数据,可得出如下结论:在电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比.
(4)在本实验中,运用到的研究方法为控制变量法.

分析 (1)为保护电路,在连接电路时,开关应断开,在闭合开关前滑动变阻器置于最大阻值处;
(2)探究电流跟电阻的关系时,采用控制变量法,改变定值电阻的大小,通过移动滑动变阻器的滑片,保持电压一定,记录电流大小,从而研究电流跟电阻的关系;
先分析电路中总电阻的变化,再分析电路中电流的改变以及滑动变阻器两端电压的变化,然后根据串联电路的特点确定电压表示数的变化;根据串联电路起分压作用进行分析滑动变阻器接入电路中阻值的变化,进一步判断滑片移动的方向;
(3)(4)在探究电流跟电压、电阻关系时,应采用控制变量法进行研究.即电阻不变时,研究电流与电压之间的关系;电压不变时,研究电流与电阻之间的关系.

解答 解:(1)把最后一根导线连接好,小灯泡就立刻发光了,说明在连接电路时,开关未断开;滑动变阻器置于最大阻值处,是为了保护电路;
(2)滑动变阻器的滑片位置不变,当用10Ω的定值电阻代替5Ω的定值电阻时,电路中的总电阻变大,
由I=$\frac{U}{R}$得,电路中的电流变小,滑动变阻器两端的电压变小,
因为串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以定值电阻两端的电压变大,即电压表的示数大于3V,
因为串联电路中电阻越大分得的电压越大,
所以为使两端的电压保持3V不变,应减小滑动变阻器接入电路中的电阻,即滑片向右调节.
(3)分析表中的数据可知,电压一定时,电阻增大几倍,对应的电流变为原来几倍分之一,故可得结论:在电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比.
(4)在本实验中,运用到的研究方法控制变量法.
故答案为:(1)断开;最大阻值;
(2)大于;右;
(3)在电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比;
(4)控制变量法.

点评 本题考查了电路的动态分析、控制变量法思想的应用,涉及到欧姆定律和滑动变阻器的使用,关键是知道串联电路中电阻越大、分得的电压越大.

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