题目内容

2．在“探究一定电压下，电流与电阻的关系”的实验中，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）请根据图甲的电路图用笔画线将图乙实物图连接完整（注意电流表的量程选择）．
（2）为了保护电路，在闭合开关前应将滑动变阻器的滑片调至最大阻值处．
（3）小李实验时，在a、b间先接入5Ω的电阻，闭合开关，移动滑片P，使电压表的示数为1.5V，并记下相应的电流值为0.3A；断开开关，将5Ω的定值电阻拆下，换上10Ω的电阻后，立即观察电流表，则其示数可能为D
A、0.15A         B、0.3A         C、0.1A         D、0.18A
（4）为了使实验正确完成，在第（3）问中应将滑片P应向F（选填“E”或“F”）端移动，小李移动变阻器滑片P的目的是：保持定值电阻两端电压为1.5V不变．
（5）小李为完成用四个定值电阻进行实验，他应选择的滑动变阻器规格是“50Ω 1A”．
（6）小李同学完成了此实验后，将R换成一个小灯泡，将其改成了一个可以调节灯泡亮度的电路．小李在此过程中操作正确，但闭合开关后，发现灯泡不亮，此时你认为小李同学应该如何操作：减小滑动变阻器的阻值．

分析 （1）由电路图可知，电流表与电阻R串联，可根据电压表的量程和最小定值电阻的阻值确定电路中的最大电流；然后根据电流从正接线流入，负接线柱流出将电流表接入电路中．
（2）为保护电路，闭合开关前，应将滑片移至最大阻值处；
（3）将5Ω的电阻换成了10Ω的电阻时，电路中的总电阻变大，电路中的电流减小，滑动变阻器两端的电压减小，电压表的示数变大，从而可判断出电流的范围；
（4）要探究电流和电阻之间关系，必须保持电阻两端的电压不变，由于此时电压表的示数大于1.5V，所以应增大滑动变阻器的阻值，使电阻两端的电压变为原来的值．
（5）根据串分压的知识，要保持电阻两端的电压不变，可根据最大的电阻值计算出所需滑动变阻器的电阻值，判断滑动变阻器的使用规格，同时要考虑滑动变阻器的电阻和允许通过的最大电流．
（6）灯泡不发光可能是由于其实际功率太小造成．

解答 解：（1）原图中已经选择0-3V电压表，为了电压表的安全，电阻两端的电压不可能大于3V，因此，电流不可能大于$\frac{3V}{5Ω}$=0.6A；另外题目中保持电压为1.5V不变，这样电路中的电流最大也就是$\frac{1.5V}{5Ω}$=0.3A，最小$\frac{1.5V}{20Ω}$=0.075A，因此，选择0.6A是最合适的，选择3A的量程太大，不便于读出数据！故将电流表“0.6”的接线柱与开关的右接线柱相连，“-”接线柱与电阻丝的b接线柱相连；如图所示：

（2）开关闭合前，应将滑片移至最大阻值处，这样才能起到保护电路的作用；
（3）将5Ω的电阻换成了10Ω的电阻时，串联电路的总电阻变大，根据欧姆定律可知电路中电流变小，所以电流表示数将小于0.3A；
将5Ω换为10Ω后，电阻两端的电压将大于1.5V，所以电路中的电流应大于$\frac{1.5V}{10Ω}$=0.15A，所以D符合题意；
（4）滑要探究电流和电阻之间关系，必须保持电阻两端的电压不变，由于此时电压表的示数大于1.5V，所以应调节滑片向F移动，增大滑动变阻器接入电路的电阻．
（5）当20Ω的电阻接入a、b间时，所需滑动变阻器的阻值最大，要控制电压表的示数为1.5V不变，则滑动变阻器两端的电压为4.5V-1.5V=3V，
电路中的电流为I=$\frac{U}{R}$=$\frac{1.5V}{20Ω}$=0.075A，
滑动变阻器接入电路中的阻值为R滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3V}{0.075A}$=40Ω＞20Ω，
若选用规格为“20Ω，2A”滑动变阻器，无论怎样移动滑片P，电压表的示数始终无法达到1.5V；因此需要选择“50Ω 1A”的滑动变阻器．
（6）由题意知，小李操作正确，刚闭合开关时，滑动变阻器的最值最大，此时灯泡两端的实际电压较小，实际功率较小，所以灯泡不亮，要使灯泡发光，应减小滑动变阻器的阻值．
故答案为：（1）如上图所示；（2）最大阻值处；（3）D；（4）F；保持定值电阻两端电压为1.5V不变；（5）“50Ω  1A”；（6）减小滑动变阻器的阻值．

点评 本题考查了探究电流跟电阻关系的实验，探究的方法是控制变量法；并且能够根据题目数据选择合适的滑动变阻器，不但考虑滑动变阻器允许通过的电流，也要考虑滑动变阻器的电阻．电路电流不能超过滑动变阻器允许通过的最大电流，滑动变阻器最大电阻稍大于电路需要的电阻，这样，滑动变阻器既能满足电路要求，也能使电路准确获得需要的数据．

练习册系列答案
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8．300年前，意大利科学家做了这样一个实验：在房间里挂了许多铃铛，然后让蝙蝠在房间中自由飞．第一次未对蝙蝠有任何限制，铃铛未响；第二次蒙住蝙蝠的眼睛，铃铛也未响；第三次塞住蝙蝠的耳朵，房间中的铃铛响了．下列问题是该实验研究的是（　　）
A．蝙蝠飞行是靠什么躲避障碍物的B．眼睛对蝙蝠飞行是否起作用
C．耳朵对蝙蝠飞行是否起作用D．铃铛是怎样发声的
9．写出下列物态变化的名称：
（1）深秋，夜间下霜：凝华；
（2）出炉的钢水变成钢锭：凝固；
（3）日光灯管用久两端变黑凝华．
6．下面是小李同学和小张同学设计的“测食用油密度”的实验方案，请完善他们的方案，并回答下面的问题．
（1）小李同学的方案：使用托盘天平前要对天平进行调节，步骤如下：①组装好天平，把天平放在水平桌面上；②把游码置于标尺左端的零刻线处．用调节平衡的天平测出空烧杯的质量m1，向烧杯内倒入适量食用油再测出烧杯和食用油的总质量m2，然后把烧杯内的食用油全部倒入量筒内，读出量筒内食用油的体积为V1，则测得的食用油密度的表达式为$\frac{{m}_{2}-{m}_{1}}{{V}_{1}}$．
（2）小张同学的方案：在烧杯内倒入适量食用油，用调节平衡的天平测出烧杯和食用油的总质量m3．然后将烧杯内部分食用油倒入量筒，再测出烧杯和剩余食用油的总质量m4，读出量筒内食用油的体积V2，其测得的食用油密度的表达式为$\frac{{m}_{3}-{m}_{4}}{{V}_{2}}$．
（3）请你对上述两种实验方案进行评估，按小张同学的实验方案进行测量，实验误差可能小一些．
13．“小小竹排江中游，巍巍青山两岸走”，这两句诗从物理学角度看，分别以“青山”和“竹排”为参照物，则竹排上的人的运动情况是（　　）
A．运动、运动B．静止、静止C．运动、静止D．静止、运动
7．某小组同学用图甲的电路图探究欧姆定律，实验中他们所用的定值电阻分别是5Ω、10Ω、20Ω，电源电压为3V不变．

（1）如图甲所示，是小华所连接的不完整实验电路，请你用笔画线代替导线，将缺少的导线连接好成完整电路．
（2）小华将电路接好后，闭合开关，发现电压表与电流表的示数太大．接下来应进行的操作是C（填写字母代号）．
A．更换电池或电阻     B．检查电路是否短路     C．断开开关，移动滑动变阻器滑片至最大阻值位置
（3）在探究“导体中的电流跟电阻的关系”时，小华将5Ω的电阻接入电路，电压表如图乙所示．后把定值电阻由5Ω换成10Ω，闭合开关后，下一步的操作是：将变阻器的滑片P向右（填“左”或“右”）移动直至电压表示数为2V．　若要完成整个实验，选择的滑动变阻器的最大阻值至少为10Ω．
（4）上述探究结束后，该组同学选择原来的电源和两只灯泡L1“2.5V　0.3A”和L2“3.8V　0.3A”，设计的电路如图丙所示，探究“电功率跟电流、电压的关系”．
①此实验设计是为了探究电功率与电压的关系，通过灯泡亮度判断来电功率的大小．
②为了探究电功率与电流的关系，小明认为，利用图丙电路只要通过移动滑动变阻器，改变电流观察灯L1或L2　亮度的变化，即可得出结论．则小明同学的方案不合理（选填“合理”或“不合理”），理由：小明方案中电压与电流同时在改变，未控制电压一定．
14．关于势能的下列说法中，不正确的是（　　）
A．密度较大的物体，具有的重力势能不一定较大
B．被举的较高的物体，其重力势能不一定较大
C．弹性形变较大的物体，具有的弹性势能不一定较大
D．原长较长的弹簧具有的弹性势能一定较大
11．如图所示实验装置中：
（1）实验前没有挂钩码时发现杠杆左端下倾，应将横梁右端的螺母向右边旋一些，或将横梁左端的螺母向右边旋一些，使杠杆水平平衡．其目的是便于测量力臂．
该同学测得数据如下，填写空格上的数据．
（2）下列是“探究杠杆平衡条件”实验的操作，请拍好合理操作的顺序：cadb
a．把钩码挂在杠杆两边，改变钩码的位置，使杠杆在水平位置平衡
b．求出每次实验中动力乘以动力臂和阻力×阻力臂的数值，根据得到的结果研究杠杆在什么条件下平衡条件
c．把杠杆的中点支在支架上，调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡
d．改变力和力臂的数值，再做几次，并将实验结果填在自己设计的表格内
（3）该同学测得的数据如下，填写空格上的数据．
实验次数动力/N动力臂/cm阻力/N阻力臂/cm
12.540.520
2531.510
34638
实验至少做三次的目的是通过多组数据发现普遍规律．
12．在同一环境中对温度计进行了如下四种操作，下列说法正确的是（　　）
A．①②两个温度计的示数应该相同B．③的温度最低
C．③④两个温度计的示数应该相同D．①的温度最高

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