题目内容
8.A.电流表(量程0~0.6A,0~3A)
B.电压表(量程0~3V,0~15V)
C.定值电阻R1(阻值为6Ω)
D.定值电阻R2(阻值为10Ω)
E.滑动变阻器R1′(10Ω,2A)
F.滑动变阻器R2′(100Ω,1A)
G.干电池二节 (一节干电池的电压为1.5V)
H.开关S一个,导线若干.
则:现利用以上部分器材,探究“电阻一定时,电流与电压的关系”,要求实验过程中电表的最大示数能超过电表量程的一半,同时又考虑操作的方便.则:
(1)用来探究的定值电阻R应选C,滑动变阻器R′应选E(选填实验器材前的字母代号);
(2)根据实验要求,用笔画线代替导线将实物图连接起来,要求滑动变阻器的滑片P向左移动阻值变小,使之成为符合实验要求的电路.
(3)某小组的同学还想通过此连接好的电路测量所选定值电阻的阻值.如果要比较精确测量所选定值电阻的阻值,要求电表的指针至少达到量程的三分之一,同时又要防止损坏电表,那么滑动变阻器连入电路中的阻值变化范围是0~9Ω.
分析 (1)根据实验过程中电表的最大示数能超过电表量程的一半进行分析.计算出当滑动变阻器为零时通过两电阻的电流,选择电流值能超过量程0~0.6A一半的.根据定值电阻选择滑动变阻器的型号.
(2)在连接过程中注意电压表、电流表的量程和正负接线柱的接法及滑动变阻器的接法,滑动变阻器要接一上一下.
(3)根据题意判断出电流的最大值和最小值及电压表的最大值和最小值,然后根据欧姆定律及串联电路的知识进行计算.
解答 解:(1)由于电源电压为3V,则电路中电流较小,所以电流表应选择0~0.6A的量程.
因为要求实验过程中电表的最大示数能超过电表量程的一半.
若选择D,当滑动变阻器的阻值为零时,电路中的电流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3V}{10Ω}$=0.3A,刚好是电流表量程的一半,若考虑滑动变阻器接入电路的阻值,则电路中的电流会小于0.3A,故不选择D;
若选择C,当滑动变阻器的阻值为零时,电路中的电流I′=$\frac{U}{R′}$=$\frac{3V}{6Ω}$=0.5A,若考虑滑动变阻器接入电路的阻值,电路中的电流会小于0.5A,但可以大于0.3A,满足要求,故应选择C.
由上面计算可知,选择最大阻值为10Ω的滑动变阻器便可达到要求,而最大阻值为100Ω太大,不便于操作.
(2)将定值电阻、电流表、滑动变阻器串联,电压表与电阻R并联,电流表应选择0~0.6A的量程;要求滑动变阻器的滑片P向左移动阻值变小,说明滑片左侧电阻丝接入电路,导线应接滑动变阻器的左下接线柱,连接实物图如图所示.![]()
(4)因为要求电表的指针至少达到量程的三分之一,电压表应不小于1V,电流表不小于0.2A.
所以当滑动变阻器阻值为0时,电流表为I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3V}{6Ω}$=0.5A,电压表示数3V,未超过其量程;
电流表三分之一刻度为0.2A,即电路中的最小电流应为0.2A,
此时电压表的示数U=IR=0.2A×6Ω=1.2V>1V,满足要求;
则电路的总电阻R总=$\frac{U}{I}$=$\frac{3V}{0.2A}$=15Ω,R为6Ω,则R滑=15Ω-6Ω=9Ω.
因此滑动变阻器连入电路中的阻值变化范围应为0~9Ω.
故答案为:(1)C;E;(2)见上图;(3)0~9.
点评 此题是探究“电阻一定时,电流与电压的关系”的实验,考查了学生对仪器量程的选择,这是在实际操作中常遇到的问题,但分析起来难度比较大一些,属于难点内容.在题目中还考查了有关电路图和实物电路的连接及最值的求法.
实验中,该同学先将5欧姆的电阻R连接入图A所示的电路.然后再分别用10欧姆和20欧姆的电阻替换5欧姆电阻,重复上述实验操作.
(1)实验过程中滑动变阻器除了保护电路外,还具有的作用是控制定值电阻的电压不变.
(2)该同学通过实验,得到的数据如表所示.根据表中的实验数据得出的结论是:在电压不变时,通过导体的电流与电阻与反比.
| 实验次数 | 电阻R(欧) | 电流I(安) |
| 1 | 5 | 0.48 |
| 2 | 10 | 0.24 |
| 3 | 20 | 0.12 |
| 实验次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| U/V | 0.20 | 0.80 | 1.40 | 2.00 | 2.50 | 3.00 |
| I/A | 0.02 | 0.08 | 0.14 | 0.18 | 0.20 | 0.21 |
(2)楠楠还想通过实验来验证上述表格中的每一组数据是否正确,于是她又设计了如图甲所示的电路图,同时找来了实验器材并连接了部分实物电路,其中电源用的是2节新干电池,滑动变阻器的电阻可在0~50Ω内调节.
①请你用笔画线代替导线,按照如图所示电路图,在答题卡中帮楠楠将图乙中的实物电路连接完整;
②实验中,由于操作不小心等原因,导致电压表的示数变为零,电流表的示数增大,则电路可能出现的故障是小灯泡短路.
③楠楠想通过这个实验来验证上述表格中的每一组实验数据的正确性,你认为楠楠能做到吗?请简要说明理由.
| A. | 1kg冰与1kg水的密度相等 | |
| B. | 为减轻质量,比赛用自行车采用强度高、密度大的材料制造 | |
| C. | 乒乓球不慎被挤瘪但无破损,球内气体密度变大 | |
| D. | 粗铜丝拉伸后变成了细铜丝,密度变大 |