题目内容
19.小明利用如图甲所示的电路探究电流跟电阻的关系.已知电源电压为6V且保持不变,滑动变阻器上标有“1A30Ω”字样,定值电阻分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω.(1)请根据图甲将图乙所示的实物电路连接完整(导线不允许交叉).
(2)实验中,小明同学多次改变定值电阻R的阻值,并调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数保持不变,记下电流表的示数,得到如图丙所示的电流I随电阻R变化的图象.由图象可以得出结论:电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比.
(3)上述实验中,小明用5Ω的电阻做完实验后,接下来的操作是断开开关,然后用10Ω的电阻替换5Ω的电阻接入电路,闭合开关,应向左(“右”或“左”)移动滑片,使电压表示数为2.5V时,读出电流表的示数.
(4)实验中,当小明将25Ω的电阻接入电路后,发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片,都无法使电压表回到原来的电压值,这是因为B.(填选项序号)
A、所选滑动变阻器的最大阻值过大
B、所选滑动变阻器的最大阻值过小
C、实验中设定定值电阻两端的电压值过小.
分析 (1)对照电路图连接实物图,各元件顺序一一对应;
(2)分原图丙图象得出结论;
(3)探究电流跟电阻的关系,应保持电压不变,根据串联电路电压的规律和分压原理确定滑片移动的方向;
(4)根据串联电路电压的规律和分压原理,求出变阻器连入电路中的阻值大小,并与题中变阻器的最大阻值作比较.
解答 解:(1)变阻器接线柱按一下一上的原则与定值电阻串联接入电路中,电压表并联在定值电阻的两端,如下图所示;![]()
(2)由图丙,根据欧姆定律,电压表示数U=IR=0.5A×5Ω=0.25A×10Ω=0.1A×25Ω=…2.5V,所以得出的结论是:在电压不变时,通过导体的电流与导体的电阻成反比;
(3)因在第1次操作中,电压表示数为2.5V,用10Ω的电阻替换5Ω的电阻接入电路,根据分压原理,定值电阻的电压变大,为保持电压表示数不变,应减小定值电阻的电压,增大变阻器分得的电压,根据分压原理,应增大变阻器连入电路中的电阻大小,即滑片向左移动,直到电压表示数为2.5V;
(4)因电压表示数为2.5V,根据串联电路电压的特点,变阻器分得的电压为6V-2.5V=3.5V,变阻器分得电压是电阻电压的$\frac{3.5V}{2.5V}$=1.4,当小明将25Ω的电阻接入电路后,为保持电压不变,根据分压原理,变阻器连入电路中的阻值为1.4×25Ω=35Ω,而题中变阻器的最大阻值为30Ω,所以,即滑动变阻器连入电路 中的电阻最大,也不能使电压表示数为2.5V,答案选B;
故答案为:(1)如上图所示;
(2)通过导体的电流与导体的电阻成反比;
(3)左;2.5;
(4)B.
点评 本题探究电流跟电阻的关系,考查电路的连接、根据图象归结总结结论、操作过程、控制变量法、对实验器材的要求等知识,属于是中等难度的题目.
(1)图1是小明连接的实物图,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)闭合开关后,移到滑片,使与电阻(20Ω)并联的电压表示数为4V,读出电流表示数,再分别改接15Ω、10Ω的电阻,重复上述实验,收集的实验数据如表所示.老师告诉小明有一组数据误差较大,便找来一个5Ω的电阻让他再测一组数据.当他把5Ω的电阻接入电路时,要使电压表示数仍为4V,实验不能继续进行,其原因是超过了电流表所选的量程.改变连接后,当电压表示数仍为4V时,电流表示数为0.8A(如图2所示).
| 电压U/V | 4 | ||
| 电阻R/Ω | 20 | 15 | 10 |
| 电流I/A | 0.20 | 0.28 | 0.40 |
(4)分析可知,小明使用的变阻器的最大阻值为10Ω.
(1)请你用笔画线代替导线,完成图中实验电路的连接.
(2)连完电路经检查无误后,闭合开关,电流表有示数,电压表指针几乎不偏转.经检查发现电路中有一处故障,则该故障是C.
A.滑动变阻器接触不良 B.滑动变阻器被短路
C.定值电阻被短路 D.定值电阻开路
(3)电路连接无误,闭合开关,调节滑动变阻器,记录的数据如表所示.
| 实验次数 | 1 | 2 | 3 | 4 |
| 电压U/V | 1.5 | 2.0 | 2.5 | 3.0 |
| 电流I/A | 0.3 | 0.4 | 0.5 | 0.6 |
(4)小刚还想用这个电路研究电流跟电阻的关系,并与表中的第1次实验数据作比较,于是他把5Ω的电阻换成10Ω,闭合开关后,小刚的下一步操作是调节滑动变阻器,使电压表的示数保持不变,记录数据.
(1)结论与欧姆定律不一致的原因是没有控制定值电阻两端的电压不变;;
(2)要得到与欧姆定律一致的结论,你如何帮助小莉改进这个电路?将R0换成滑动变阻器;
(3)改进实验后,表2缺少一个数据,请填在横线上0.2;
(4)根据表2,可得结论是在电压一定时,电流与电阻成反比..
表1
| 次数 | R/Ω | I/A |
| 1 | 5 | 0.6 |
| 2 | 10 | 0.4 |
| 3 | 15 | 0.3 |
| 次数 | R/Ω | I/A |
| 1 | 5 | 0.6 |
| 2 | 10 | 0.3 |
| 3 | 15 |