题目内容

15.小梦在探究“电流与电阻的关系”的实验中,可供使用的实验器材有:电源(三节电池),电流表、电压表、滑动变阻器、开关各一个,三个定值电阻(5Ω、10Ω、20Ω),导线若干.
(1)小梦连接电路如图,请你用笔画线代替导线将实验电路连接完整.
(2)连接电路后闭合开关,发现电压表无示数,电流表有示数,则电路中发生的故障是电阻R0短路(选填“电阻R0断路”或“电阻R0短路”).
(3)排除故障后,小梦先将5Ω的电阻连入电路中,闭合开关,移动滑片,使电压表的示数为 2V,并记下电流值.
(4)将5Ω电阻换成10Ω电阻后,闭合开关,滑片P应向右(选填“左”或“右”)端移动,直至电压表示数为2V,记下相应的电流值.
(5)将10Ω电阻换成20Ω电阻后,闭合开关,无论怎样调节滑动变阻器的滑片,电压表的示数始终大于2V,实验无法进行下去.请你写出一种解决问题的方法,使实验继续进行下去:可以更换电压更小的电源,或更换更大阻值的滑动变阻器.
(6)实验时小梦所用的滑动变阻器的最大阻值不能小于25Ω.

分析 (1)根据电流表与用电器串联、电压表与用电器并联;都需要“正进负出”
(2)电压表无示数,电流表有示数,则电路中电阻R0短路;
(4)根据串分压的知识,接入较大的电阻后,电压表的示数变大,为使电压表的示数不变,应增大滑动变阻器的电阻值;
(5)从电源电压和滑动变阻器的规格进行分析;
(6)根据串分压的知识,当电阻的阻值最大时,所需的滑动变阻器阻值最大,计算出此时滑动变阻器的阻值得出滑动变阻器的规格.

解答 解:(1)根据电流表与用电器串联、电压表与用电器并联;都需要“正进负出”,电路连接如图所示:

(2)电流表有示数,说明电路中有电流,不是断路而是短路,电压表没有示数说明电阻R0短路
(4)把5Ω的换为10Ω后,根据串分压的知识,电压表的示数变大,要探究电流与电阻的关系,需保持电压表的示数不变,应增大滑动变阻器的阻值,将滑片向右端滑动,直到电压表的示数为2V;
(5)将10Ω电阻换成20Ω电阻后,当滑动变阻器接入电路的阻值最大时,电压表的示数仍大于2V,实验无法进行下去,由于定值电阻阻值比滑动变阻器的最大值大,所以定值电阻的分压较大,所以可以更换电压更小的电源,或更换更大阻值的滑动变阻器;
(6)由题意知,电阻两端的电压为2V;
当电阻值为20Ω时,电路中的电流为I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2V}{20Ω}$=0.1A;
则滑动变阻器的阻值应为;R滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{4.5V-2V}{0.1A}$=25Ω,所以滑动变阻器的最大阻值不能小于25Ω.
故答案为:(1)见上图;(2)电阻R0短路;(4)右;2;(5)可以更换电压更小的电源,或更换更大阻值的滑动变阻器;(6)25.

点评 本题考查了连接电路图、电路故障分析、滑动变阻器作用、滑动变阻器调节等问题,是常考问题,一定要掌握;连接电路图时,注意电表量程的选择;本题难点是探究电流跟电阻关系的实验中,为了保持电阻两端的电压不变,根据串联电路的特点和欧姆定律得出定值电阻R与滑动变阻器连入电路的电阻阻值关系.

练习册系列答案
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3.小强学完电学后惊奇地发现,如图1示的电路图更换不同的器材就可以进行不同的探究实验.

(1)在器材处若接上未知电阻可以测定位置定值电阻的阻值,若接上灯泡可测定小灯泡的额定电功率,则①前者的实验原理是I=$\frac{U}{R}$;后者的实验原理是P=UI.
②小强同学在器材处接上灯泡并连接好电路,闭合开关,电流表指针几乎不动,电压表指针有明显偏转,然后移动滑动变阻器的滑片,最终,他发现无论怎样移动滑片,两表针均几乎不动,原因是小灯泡处断路.
③在这个两个实验中,都要调整滑动变阻器的滑片,请你说出这一操作的主要目的有什么不同.前者是改变灯泡的电压和电流,实现多次测量;后者是改变灯泡的电压,使灯泡在额定电压下工作.
(2)将器材处接上电阻可探究“电流大小与哪些因素有关”
①闭合开关前,滑动变阻器R′的滑片P应位于B(选填“A”或“B”)端,可以起到保护电路作用.
②小强通过实验得到数据如表所示,其中第1次实验的电流表示数如图2示,为0.1A,所用电阻R的阻值是10.根据表的数据,可得出的结论是在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比.
③小钱继续探究电流与电阻的关系,将电阻R先后更换为5Ω和15Ω的电阻进行实验,利用得到数据分析,却得不到“电流与电阻成反比”这一结论:请帮他分析原因没有移动滑动变阻器的滑片,使电阻两端的电压不变.
实验序号123
电阻R/Ω                 R 
电压U/V1.01.52.0
电路I/A 0.150.20

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