题目内容

20.小明要探究“通过导体的电流与电压、电阻的关系”,器材有:滑动变阻器三个(规格分别为:R1“50Ω 2A”、R2“30Ω 1.5A”、R3“20Ω 1A”)、开关、电源(电压恒为12V)各一个,电流表、电压表各一只,四个定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω),导线若干.
电阻R/Ω201510
电流I/A0.200.280.40
(1)图1是小明连接的实物电路,图中有一根导线连接错误,请你在连接错误的导线上打“×”并补画出正确的连线.
(2)电路连接正确后,闭合开关前,滑片应置于A端(选填“A”或“B”).
(3)小明进行了实验,测得数据如表所示.小明是探究电流与电阻的关系,实验中电阻两端电压为4V,小明又选用了一个5Ω的电阻进行实验,结果发现实验不能正常进行,其原因是电流超过了0.6A(或电流超过了电流表所选的量程).分析实验数据可得结论:当导体两端电压一定时,通过导体的电流与导体电阻成反比.
(4)实验中小明选择的变阻器为R1(选填“R1”、“R2”或“R3”).

分析 (1)电压表与电阻并联,并要注意正负接线柱的接法是否正确;
(2)闭合开关前,应将滑片移至最大阻值处;
(3)根据控制变量法进行分析数据中改变的量和没变的量,得出结论;
根据U=IR计算出电阻两端的电压,并由公式I=$\frac{U}{R}$计算出电流进行分析;
(4)保持电阻两端的电压不变,根据串分压的知识,当电阻的阻值最大时所需的变阻器阻值最大,根据最大电阻值求出变阻器的阻值便可做出选择.

解答 解:(1)由图知,电阻处发生了短路,由变阻器到电阻的导线接法错误,应将电阻一端接到左边接线柱,如图所示:

(2)由图知,变阻器的下面接了右边的接线柱,闭合开关前,应将滑片移至最左端即A端,使其阻值最大;
(3)由表格中数据知,导体的电阻改变,而导体两端的电压U=I1R1=I2R2=I3R3=4V不变,所以小明是探究电流与电阻的关系;
电阻两端的电压为4V;
若选用5Ω多的电阻,则通过电阻的电流应为I=$\frac{U}{R}$=$\frac{4V}{5Ω}$=0.8A,超过了电流表的量程,所以实验不能正常进行;
由数据可知,电流与电阻的乘积为定值,可得电压不变,通过导体的电流与导体的电阻成反比;
(4)当电阻为20Ω时,变阻器两端的电压应为:U滑=U-UR=12V-4V=8V;
滑动变阻器的阻值R滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{8V}{0.2A}$=40Ω;
R2、R3的阻值均小于40Ω,所以应该选择R1进行实验.
故答案为:(1)见上图;(2)A;(3)电阻;4;电流超过了0.6A(或电流超过了电流表所选的量程);当导体两端电压一定时,通过导体的电流与导体电阻成反比;(4)R1.

点评 本题是探究电流与电压、电阻关系的实验,考查了电路的连接、实验数据的分析、变阻器的选择及结论的得出,考查全面,难度适中.

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