题目内容

8.为了研究I与U、R的关系,小明设计了如图1所示的电路,进行如下一系列实验,其中有不少错误需改正之处,请你指出其中的错误之处.
(1)小明研究“导体中的电流跟电阻的关系”,过程如下:保持电源电压不变,闭合开关,换用不同的电阻.调节滑动变阻器滑片位置,记录对应的电流表示数和电阻值,填表:
123
R/Ω51015
I/A0.30.20.1
由此,小明得出结论:导体中的电流跟电阻不成反比,让我们来讨论如下问题:
①上述过程中的主要错误之处是未保证电阻两端电压一定.
②电路怎样改动会更好?请在图2方框中画出改好的电路图.
(2)在你的帮助下,小明改进了实验,得出欧姆定律.小明认为:“根据欧姆定律,可得R=$\frac{U}{I}$,这说明在电流相同的情况下,同一导体的电阻与该导体两端的电压成正比.”这种说法是错误的,因为导体的电阻是导体本身的一种性质,不随电压的变化而变化.
(3)电流表、电压表示数如图3所示,小明算出小灯泡的电阻为5Ω;若小明算出的电阻为1Ω,则小明可能读错了电流表的量程.

分析 (1)研究“导体中的电流跟电阻的关系”,应保证导体两端的电压不变,电压表应并联在电阻两端;
(2)电阻是导体的一种性质,与导体两端的电压无关.
(3)由图3根据电表的小量程读数,根据欧姆定律求电阻的大小,比较计算结果与1欧姆,分析错误的原因所在;

解答 解:(1)①研究“导体中的电流跟电阻的关系”,应保证导体两端的电压不变,由表中数据,根据U=IR知,第2次电压表示数与其它两次不相等,即未保证电阻两端电压一定;
②原题中电路电压表测的是滑动变阻器两端的电压,电压表应并联在电阻两端,电路图如下图所示:

(2)电阻是导体的一种属性,大小与导体的长度、材料、横截面积、温度有关,与导体两端的电压无关.该同学认为:根据欧姆定律,可得R=$\frac{U}{I}$,这说明在电流相同的情况下,同一导体的电阻与该导体两端的电压成正比,这种说法是错误的;
(3)由图3可知,电压表小量程分度值为0.1V,电压为2.5V;电流表小量程分度值为0.02A,电流为0.5A,由欧姆定律知:电阻应为R=$\frac{U}{I}=\frac{2.5V}{0.5A}$═5Ω.而他的计算结果为1欧姆,是他误将电流表的量程误当做3A,认为电流为2.5A,R=$\frac{U}{I}=\frac{2.5V}{2.5A}$═1Ω,因此错误,错误的原因是读错了电流表的量程.
故答案为:
(1)①未保证电阻两端电压一定;②如上图所示;
(2)错误;性质;电压; 
(3)5;电流.

点评 本 题研究I与U、R的关系,考查控制变量法的运用、电路的连接、影响电阻大小的因素、电阻的测量及常见读数错误的分析等知识,属于中等难度的题目.

练习册系列答案
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20.小宇和同学们在“探究电流与电阻关系”的实验中,所用的器材有:三节新干电池,“5Ω、10Ω、15Ω、20Ω”的电阻各一个,滑动变阻器一个,电流表使用0∽0.6A的量程,电压表使用0∽3V的量程,开关和导线若干,请你和他一起完成下列实验:
(1)小宇连成如图甲所示的电路,同组的小红发现电路连接有一处错误,请在错误的导线上划“×”,并画出正确的连线.
(2)实验中,控制定值电阻两端的电压为2v不变,当小宇用20Ω的定值电阻替换了15Ω的定值电阻后,继续进行实验,无论怎样移动滑动变阻器的滑片,电压表的示数都无法降低到2v,原因是滑动变阻器的最大阻值小于25Ω.
(3)小宇在实验时,用额定电压为“2.5V“的小灯泡L1替换定值电阻,想测量L1的额定功率,可电压表坏了,老师又给他提供了一个标有“2.5V 1.25W“的小灯泡L2和两个开关S1、S2,他设计了如图乙所示的电路图,同样完成了实验,请你将下列实验过程补充完整:
①闭合开关S和S2、断开S1,调节滑动变阻器的滑片,使电流表示数为0.5A;
②闭合开关S、S1、断开开关S2(填“S1、S2、S3的通断情况).保持滑动变阻器的滑片位置不变,记录电流表的示数为I;
③小灯泡L1额定功率的表达式P额=2.5V×(I-0.5A).
(4)若只将小灯泡换成电磁铁,滑片向左移动时,电磁铁吸引大头针的数量将减小(选填“增多”、“减小”或“不变”).

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