题目内容
4.(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)甲同学将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电阻R1断路;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)他们将5Ω定值电阻换成10Ω定值电阻,闭合开关,为了保持电压表的示数U=1.8 V不变,应将滑动变阻器的滑片P向A (选填“A”或“B”)移动,记录此时电流表的示数;
(4)将10Ω定值电阻换成20Ω定值电阻,重复(3)中的有关步骤:
| 实验次数 | 定值电阻(Ω) | 电流表示数(A) |
| 1 | 5 | 0.36 |
| 2 | 10 | 0.18 |
| 3 | 20 | 0.09 |
(6)上述三次实验结束后,丙同学提出换用50Ω的定值电阻进行实验从而多采集一次数据以增强说服力,你认为是否可行?答不可行,理由是滑动变阻器最大阻值太小,无法保持电压表示数为1.8V.(需要有必要的计算结果说明)
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结合串联电路的分压特点即可判断电压表最大示数.
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)电流表无示数,电压表有示数,说明与电压表并联部分发生断路路,即电阻R1断路;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)由题意可知,电阻电阻两端的电压为U=IR=0.36A×5Ω=1.8V,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)分析数据可得出结论: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,根据串联电路的分压特点可知:$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}$=$\frac{{R}_{1}}{{R}_{2}}$,则$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}$=$\frac{50Ω}{20Ω}$=$\frac{5}{2}$,故定值电阻两端最小电压为$\frac{5}{7}$×3V≈2.14V>1.8V,由此可知无法保持定值电阻两端电压始终为1.8V,故丙同学方案不可行.
故答案为:(1)如图所示;(2)电阻R1断路;0.36;(3)1.8;A;(5)反;(6)不可行;滑动变阻器最大阻值太小,无法保持电压表示数为1.8V.
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.
| 电阻/Ω | 5 | 10 | 20 |
| 电流/A | 0.4 | 0.2 | 0.1 |
(2)他们合作排除的故障可能是定值电阻R断路;
(3)在测出电阻为5时的电流后,断开开关,将电阻由5换成10,再闭合开关,移动滑片P,使电压表的示数为2V时,再读出电流表的示数;
(4)根据表中数据可得:在导体两端的电压一定时,导体中的电流不导体的电阻成反比.
| A. | 保持变阻器滑片不动 | B. | 将变阻器滑片向右滑动 | ||
| C. | 将变阻器滑片向左滑动 | D. | 更换阻值更大的滑动变阻器 |
(1)图b是某组同学尚未完成连接的实物电路,请你用笔画线代替两根导线完成连接(连线不交叉).要求:滑动变阻器的滑片P向A端移动,电压表示数变大.
(2)连好电路闭合开关,发现电流表示数较大、电压表示数为零,则电路故障原因可能是B
A.电压表的量程选大了 B.电阻R0发生了短路
C.滑动变阻器发生了断路 D.滑动变阻器发生了短路
(3)他们排除故障后继续实验,测得多组数据记录在下表中,在给定的坐标纸上作出图象,分析得出了结论.在与其他组交流时发现虽然各小组作出的图象都是正确的,但是在相同的坐标纸上有些小组的图象却明显不同.请你利用表中数据在图c中作出I-U图象,并回答造成这种不同的原因:定值电阻的阻值不同.
| 实验次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 电压表 示数/V | 1.0 | 1.5 | 2.0 | 2.5 | 3.0 |
| 电流表 示数/A | 0.12 | 0.19 | 0.25 | 0.28 | 0.38 |