题目内容

11．在“探究电流跟电阻的关系”实验中，已知电源电压为4.5V且保持不变，滑动变阻器（40Ω 1A）、以及符合实验要求的电表、开关和导线．如图（甲）是没有连接完整的电路．

（1）请将图甲所示的实物电路连接完整，要求滑片向右移动，电流表示数变大．
（2）小亮同学错把电压表关联在滑动变阻器两端，连好电路后闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，当电流表示数变大时，电压表的示数变大（选填“变小”“变大”或“不变”）．
（3）小亮同学排除故障后闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，同时，眼睛应注视A．
A．电压表示数          B．电流表示数          C．滑动变阻器滑片
（4）该实验中滑动变阻器除了保护电路外，还有控制定值电阻两端电压不变的作用．
（5）实验中小亮多次改变R的阻值，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，得到如图乙所示的电流I随电阻R变化的图象．由图象可以得出结论：当电压一定时，导体中电流与电阻成反比．
（6）第（5）问中，小亮多次改变R的阻值，并记录各次电流表的示数，为了能够完成实验，更换的电阻阻值不能够大于50Ω．
（7）另一组的小明同学探究电流跟电压的关系，连接好电路的最后一根导线时，电流表和电压表指针马上发生了偏转，导致上述现象的不规范操作是连接电路前开关没有断开．
（8）小明找出原因后，调节滑动变阻器，测出通过电阻R的电流和对应的电压值，如表所示，分析数据后发现表格中电流值与电压值不成正比，检查两电表均无故障，你认为可能的原因是电流表没有校零；
U/V0.51.01.52.02.53.0
I/A0.140.240.340.440.540.64
（9）该电路还可以测量小灯泡正常发光时的电阻，现将图甲中的电阻R换成一个正常工作电压为3.8V的小灯泡（电阻约为20Ω），若要测出该小灯泡正常发光时的电阻，则原实验电路中只需改动电压表量程，其他不变；当电压表示数为2.5V时，滑动变阻器的滑片应该向右滑动，以测出正常发光时的电阻．当电压表的示数为3.8V时，电流表的示数如图丙所示，则小灯泡正常发光的时的电阻为19Ω．

分析 （1）将电源和滑动变阻器串联在电路中，滑动变阻器要接一上一下；电压表与电阻并联；
（2）可根据欧姆定律以及串联电路电压特点分析电压表示数变化情况；
（3）探究电流与电阻的关系时，需保持电阻两端电压不变；
（4）滑动变阻器的作用有：保护电路、改变电路中的电流、改变电阻两端电压、多次测量；
（5）分析乙图中的图象，判断电流和电阻的关系即可；
（6）根据图乙，利用U=IR可知电阻两端的电压，根据串联电路的电阻与电压的关系，即可结合滑动变阻器的最大阻值解答；
（7）连接电路时，开关未断开，连接完最后一根导线，电路会连通，烧坏元件；
（8）检查两电表均无故障，说明测量过程正确；分析数据后发现，表格中电流值都减掉0.04A时，电流值与电压值成正比；
（9）根据电压表的量程以及灯泡的额定电压进行判断；根据串联电路起分压作用进行判断；根据灯泡的额定电压和阻值确定电流表的量程，然后欧姆定律的变形公式求出灯泡的阻值．

解答 解：（1）将电源和滑动变阻器串联在电路中，滑动变阻器要接一上一下；电压表与电阻并联，具体连接见下图；

（2）移动滑动变阻器滑片P，当电流表示数变大时说明滑动变阻器阻值变小，分担电压也就减少，在电源电压不变的情况下，依据串联电路电压特点可知：滑动变阻器电压减少，定值电阻电压变大；
（3）探究电流与电阻的关系时，需保持电阻两端电压不变，因此闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，同时，眼睛应注视电压表的示数；
（4）探究电流与电阻的关系，需保持电阻两端电压不变，因此滑动变阻器除了保护电路外，还有改变电路中的电流，使R两端的电压不变，以多次实验得规律的作用；
（5）分析乙图中的电流和电阻的关系可看出：电压一定时，通过导体的电流与它的电阻成反比；
（6）在探究电流跟电阻的关系的实验中，保持电压表示数始终为如图（乙）所示，即保持电阻两端的电压为2V不变，
则根据串联电路的电流相同的特点得：
I定值=I滑动，即：$\frac{{U}_{定值}}{{R}_{定值}}$=$\frac{U-{U}_{定值}}{{R}_{滑}}$=$\frac{2.5V}{{R}_{定值}}$=$\frac{4.5V-2.5V}{{R}_{滑}}$
所以：R定值=$\frac{5}{4}$R滑
因为：R滑≤40Ω，所以：R定值=$\frac{5}{4}$R滑≤$\frac{5}{4}$×40Ω=50Ω
（7）连接完最后一根导线，灯泡立发出微弱的光亮，说明连接电路时，开关处于闭合状态；
（8）分析表格中数据可知：电流值都去掉0.04A时，电流值与电压值成正比，所以可能的原因是电流表使用前没有校零；
（9）根据题意可知，电压表量程为0～3V；当测量额定电压为3.8V灯泡正常发光时的电阻时，需改用0～15V的量程；
当电压表示数为2.5V时，需增大电压表的示数，减小滑动变阻器两端的电压，因此需减小滑动变阻器接入电路的阻值，故将滑片向右移动；
灯泡正常发光时的电流大约为：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3.8V}{20Ω}$=0.19A；因此电流表选择0～0.6A的量程，则根据丙可知，灯泡正常发光时的电流为0.2A，
因为：I=$\frac{U}{R}$
所以：灯泡正常发光电阻RL=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{3.8V}{0.2A}$=19Ω
故答案为：（1）见上图；
（2）变大；
（3）A；
（4）改变电路中的电流，使R两端的电压不变，以多次实验得规律；
（5）电压一定时，通过导体的电流与它的电阻成反比；
（6）50；
（7）连接电路前开关没有断开；
（8）电流表没有校零；
（9）电压表的量程；右；19．

点评 这一电学实验中最复杂的题目，涉及到实物图连接、电路故障、欧姆定律运算等，是一道难题．

练习册系列答案
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1．完成下列作图：
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2．如图所示，一个实心金属柱体，横截面是不规则多边形．某同学要“测量该柱体横截面积”．器材有：一把刻度尺、一个弹簧测力计、装有适量水的烧杯（烧杯高度小于柱体高度）．该同学计划在柱体侧面画一条横线OA，用刻度尺测出柱体底到OA的距离h．
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②缓慢下移柱体，当横线OA与水面相平时，读出测力计的示数F．
（2）所测得柱体横截面积的表达式：S=$\frac{G-F}{{ρ}_{水}gh}$．
（3）在柱体侧面确定横线OA的位置时，需要考虑哪些方面？（写出两条即可）
①横线OA的位置能够浸没在水中，且柱体底部不接触烧杯底．②G-F要大于测力计的分度值．
19．下列关于光现象的说法中，正确的是（　　）
A．人在岸上看到的水中“飞鸟”是由于光的折射形成的
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16．家庭电路中，电能表是用来测量电路消耗电能的仪表，熔断器是在电路超负荷运行或发生短路（选填“短路”或“断路”）故障时起保护作用的装置，小红家的电能表2月底的示数为，3月底的示为，则他家3月份消耗的电能为108kW•h．
3．下列数据中最接近实际情况的是（　　）
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20．如图所示，水平桌面上放置有甲、乙两个圆柱形容器．甲、乙两容器中分别盛有液体A、B，物块M、N在液体中静止时排开液体的质量分别为m1、m2，液体A、B对甲乙两容器底部的压强分别为p1、p2；已知甲容器底面积大于乙容器底面积，容器中液体A、B质量相等，物块M、N质量相等．下列判断中正确的是（　　）
A．p1＜p2B．p1＞p2C．m1＜m2D．m1＞m2

下列实例中，材料的选用与描述的物理属性不相符的是

A. 电线的外皮用橡胶和塑料，是因为它们的绝缘性好

B. 水壶的把手用胶木制成，是因为胶木的导热性好

C. 黄金可以制成很薄的金箔画，是利用了黄金的延展性好

D. 划玻璃的刀刃用金刚石制成，是因为金刚石的硬度大

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