题目内容

14．甲、乙两小组探究“电流与电压和电阻的关系”，老师提供的实验器材有：电源（电压恒为4.5V），电流表、电压表各一个，开关一个，四个定值电阻（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω），两只滑动变阻器（规格分别为“20Ω2A”、“50Ω1A”），导线若干．

（1）甲小组探究“电流与电压的关系”
①请你根据图甲的电路图用笔画线代替导线将图乙中的实物电路连接完整．
②他们将5Ω的电阻接入电路，闭合开关前，要将滑动变阻器滑片移至最左（选填“左”或“右”）端；电路中滑动变阻器起到保护电路的作用．
③他们进行实验得到的数据如表，由此可得到的实验结论是：电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比．
电压U/V1.01.53.0
电流I/A0.20.30.6
④你认为本次实验中多次测量的目的是为了使实验结论更具有普遍性和可靠性，便于寻找实验普遍规律．
（2）乙小组探究“电流与电阻的关系”
①将5Ω的电阻接入电路，检查无误后闭合开关，移动滑片，使电压表的示数为1.5V，并记下相应的电流值．再用10Ω的电阻替代5Ω的电阻后，滑动变阻器连入电路的电阻阻值应增大（选填“增大”、“减小”或“不变”），使电压表示数保持1.5V保持不变．
②若要使所给的4各定值电阻分别接入电路中都能正常进行实验，应选择滑动变阻器的规格是50Ω 1A，理由是：当定值电阻为20Ω时，UR=1.5V，U变=4.5V-1.5V=3V，$\frac{{U}_{R}}{{U}_{变}}$=$\frac{R}{{R}_{变}}$，所以$\frac{1.5V}{3V}=\frac{20Ω}{{R}_{变}}$，R变=40Ω，滑动变阻器最大阻值至少为40Ω，所以选50Ω 1A的滑动变阻器．

分析 （1）①根据电路图连接实物图，可采用“电流流向法”，从电源的正极出发，按照电流的流向，先串主电路，再将电压表并在待测电阻的两端；连接滑动变阻器时，要“一上一下”的原则；
②闭合开关前，要将滑动变阻器滑片移至A端；电路中滑动变阻器起到保护电路元件安全和改变电阻两端电压，进行多次测量的作用；
③在探究“电流与电压和电阻的关系”时，要采用控制变量法进行实验，即电压不变时探究电流与电阻的关系，电阻不变时探究电流与电压的关系；
④本次实验中多次测量的目的是为了使实验结论更具有普遍性和可靠性，便于寻找实验普遍规律；
（2）用10Ω的电阻替代5Ω的电阻后，滑动变阻器连入电路的电阻阻值应增大，使电压表示数保持1.5V保持不变．

解答 解：（1）①电源电压为4.5V，因此电压表量程选取0～6V．电流表的量程不确定，因此选择较大量程．采用“电流流向法”，电流从电源正极出发，依次将开关、滑动变阻器、定值电阻、电流表串联起来，再将电压表并联在定值电阻两端；故连接实物图如下：

②闭合开关前，要将滑动变阻器滑片移至最左端即阻值的最大处；电路中滑动变阻器起到保护电路的作用；
③据表中的数据可得，电阻R=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}=\frac{{U}_{2}}{{I}_{2}}=\frac{{U}_{3}}{{I}_{3}}$=$\frac{1.0V}{0.2A}=\frac{1.5V}{0.3A}=\frac{3.0V}{0.6A}$=5Ω，所以可得结论电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比；
④本次实验中多次测量的目的是 为了使实验结论更具有普遍性和可靠性，便于寻找实验普遍规律；
（2）将5Ω的电阻接入电路，检查无误后闭合开关，移动滑片，使电压表的示数为1.5V，并记下相应的电流值．再用10Ω的电阻替代5Ω的电阻后，滑动变阻器连入电路的电阻阻值应增大，使电压表示数保持1.5V保持不变．
当定值电阻为20Ω时，UR=1.5V，U变=4.5V-1.5V=3V，$\frac{{U}_{R}}{{U}_{变}}$=$\frac{R}{{R}_{变}}$，所以$\frac{1.5V}{3V}=\frac{20Ω}{{R}_{变}}$，R变=40Ω，滑动变阻器最大阻值至少为40Ω，所以选50Ω  1A的滑动变阻器．
故答案为：（1）见上图；左；保护电路；电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比；为了使实验结论更具有普遍性和可靠性，便于寻找实验普遍规律；（2）50Ω 1A；当定值电阻为20Ω时，UR=1.5V，U变=4.5V-1.5V=3V，$\frac{{U}_{R}}{{U}_{变}}$=$\frac{R}{{R}_{变}}$，所以$\frac{1.5V}{3V}=\frac{20Ω}{{R}_{变}}$，R变=40Ω，滑动变阻器最大阻值至少为40Ω，所以选50Ω 1A的滑动变阻器．

点评 本题考查了实验分析，探究电流与电压、电阻关系实验，要采用控制变量法，应用控制变量法分析即可正确解题．

练习册系列答案
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10．下列说法错误的是（　　）
A．金属、人体、石墨、空气、油都是导体
B．家用节能灯中的电流约为0.1A
C．同种物质在固态、液态和气态中，液态分子间的作用力最小
D．电动机的效率是85%，表示有85%的电能转化为有用的机械能
5．在探究“通过导体的电流与电阻的关系”的实验中，小丁同学连接的电路如图1所示．

（1）请你检查一下电路，把接错的那一根导线找出来，打上“×”，再画线把它改到正确的位置上．
（2）重新连接好电路后，闭合开关，发现仅有一只电表有示数，造成这一现象的原因可能是D或E．（选填字母代号）
A．电流表断路   B．滑动变阻器短路    C．滑动变阻器断路  D．定值电阻短路  E．定值电阻处接触不良
（3）小华用如图2所示的电路，研究通过导体的电流与电阻的关系．电源电压8V．
实验次序12345
R1/Ω1020304050
I/A0.60.30.2 0.12
（a）小华做第4次实验时，将电阻箱R1的阻值从30Ω调为40Ω后，需向右（选填“左”或“右”）移动滑片，保持电压表示数不变，记录电流值，此时R1与R2的电功率之比是3：1．
（b）上表是小华实验过程记录的数据，可以初步得出的实验结论是电压一定时，电流与电阻成反比．
（c）小华对表格数据进行转换处理后，在坐标系中画出一条正比例函数图线．该坐标系是以电流I为纵坐标，以$\frac{1}{R}$为横坐标建立的．
2．某班在实验室分组做测量小灯泡电功率的实验（小灯泡标有“2.5V”字样）．
（1）如图甲所示，小华小组所接的实验电路存在连接错误，但只需改动一根导线，即可使电路连接正确．请你在应改动的导线上打“×”，并用笔画线代替导线画出正确的接法．
（2）电路连接正确后，闭合开关，发现小灯泡不亮，但电流表有示数，接下来应进行的操作是C．
A．更换小灯泡    B．检查电路是否断路    C．移动滑动变阻器滑片，观察小灯泡是否发光
（3）小华将滑动变阻器移动了一小段距离，发现电压表和电流表有示数，但灯泡不亮，原因可能是小灯泡的实际功率太小．

（4）实验过程中，当电压表示数为2.5V时，小灯泡达到额定功率，此时电流表的示数如图乙所示，则小灯泡的额定功率为0.6W．
（5）小刚组同学在实验时，想测量L的额定功率，可是不慎电压表掉在地上摔坏了，老师又给他提供了一个标有“2.5V  1.25W”的小灯泡L0和两个开关S1、S2，让他设计测量方案，他灵机一动，设计了如图丙所示的电路图，同样完成了实验，请你将下列实验过程补充完整；
①开关S、S2闭合，断开S1，调节滑动变阻器的滑片，使电流表示数为0.5A；
②开关S、S1闭合，断开S2，保持保持滑片的位置不变，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）．
9．在“测量小灯泡电功率”的实验中，电源电压恒定为6V，小灯泡的额定电压为 3.8V．

（1）请用笔划线代替导线将电路连接完整（连线不能交叉）．
（2）连接电路后闭合开关，发现小灯泡不发光，电压表无示数，电流表有示数，则电路中发生的故障是小灯泡短路（选填“小灯泡断路”或“小灯泡短路”）．
（3）排除故障后，继续进行实验：闭合开关前，滑片p应移到B（选填“A”或“B”）端，闭合开关后，移动滑片P使电压表示数为3.8V时，电流表示数如图乙所示，则电流表示数为0.24A，小灯泡的额定功为0.192W．
（4）实验时某小组学生发现由电流表损坏，他们想设计一个不用电流表测定该小灯泡额定功率的实验．于是向老师要了一个阻值为R0的定值电阻（阻值适当）和一个单刀双掷开关（符号为：），借助原有的实验器材，顺利完成了实验．假如由你来做该实验，要求电路只连接一次．请设计实验方案：
①在方框内画出实验电路图．
②简述实验步骤：（用相应的字母表示测出的物理量）
a．按图连接电路．
b．闭合开关S1、S2接1，调节滑动变阻器，使电压表示数为3.8V．
c．保持滑动变阻器滑片的位置不变，S2接2，读出电压表示数为U．
③写出小灯泡额定功率的表达式P额=$\frac{3.8V×（U-3.8V）}{{R}_{0}}$（用已知量和测量量表示）．
19．小明探究“探究通过导体的电流与电压和电阻的关系”．实验器材有电源（电压恒为4.5V），电流表、电压表各一只，开关一个，三个定值电阻（5Ω、10Ω、15Ω），两只滑动变阻器（“20Ω  2A”、“50Ω  1A”），导线若干．
（1）在图上补画两根导线使电路完整，要求滑片向右移动时，电流表示数变大．
（2）小明正确连接电路后，闭合开关，发现电流表有示数，电压表指针超过量程，原因可能是滑动变阻器接入电路的阻值较小或滑动变阻器短路．
（3）问题解决后，小明通过调节滑片来改变定值电阻R两端的电压，测得电流、电压的值如表一．分析数据，得到的结论是当导体的电阻一定时，导体中的电流与其两端的电压成正比．
表一                                      表二
电压U/V1.21.62.02.42.8电阻R/Ω51015
电流I/A0.120.160.200.240.28电流 I/A0.300.150.10
（4）小明在探究“电流与电阻的关系”时，先后将5Ω、10Ω、15Ω的电阻连入电路中，每次移动滑片，使电压表的示数为某一个定值，并记下电流值，得到了表二中的实验数据．分析数据可知，他每次更换电阻后应向左（左/右）移动滑片，使电压表示数保持1.5V不变．小明实验时选择的变阻器规格是50Ω 1A．
（5）小华在探究“电流与电阻的关系”时，用同样的器材重新设计了电路，保持电压表的示数为3V不变，得到了与表二相同的数据，也完成了实验探究．小华设计的电路与小明相比，不同之处是电压表与滑动变阻器并联．
6．下列关于声现象的说法中错误的是（　　）
A．“响鼓也要重锤敲”，说明声音是由振动产生的，且振幅越大响度越大
B．“闻其声知其人”，说明可以根据音色来判断说话者
C．利用超声波击碎人体的肾结石，说明声可以传递信息
D．一些城市道路两边建有隔音板，是为了阻断噪声的传播
3．按照题目要求作图：

（1）正方体物块在光滑斜面上下滑，请作出正方体所受的所有力的示意图．
（2）图乙为光斜射入玻璃砖的入射光线和可能射出的三条光线，请用直尺正确画出璃砖内部传播的光线，并连接正确的出射光线；
（3）根据安全用电原则，将图丙中开关、两只“220V 40W”电灯连在家庭电路中，要求开关同时控制两灯，且能正常发光．
4．如图所示，在水平力F的作用下，物体A紧贴在竖直的墙上并处于静止状态．若改变F的大小，则下列判断不可能的是（　　）
A．适当增大F，物体受到墙的摩擦力增大
B．适当增大F，物体受到墙的摩擦力不变
C．适当减小F，物体受到墙的摩擦力减小
D．适当减小F，物体受到墙的摩擦力不变

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