题目内容

4.在“探究电流跟电压、电阻的关系”实验中,某同学设计电路如图甲所示:

(1)请按照该同学设计的电路图,帮助他用铅笔画线代替导线,把图乙中实物连接成电路,连线不得交叉.
(2)在连接电路的时候,开关应断开,滑动变阻器的滑片应调节到最右端;
(3)连好电路后,闭合开关,发现电流表、电压表的指针反偏(即逆时针偏转),原因是电流表、电压表的正负接线柱接反了(写出一条即可).
(4)该同学进行实验,记录数据如表(R=5Ω):
根据表中数据在图丙中画出电阻的Ⅰ-U关系图象.
实验次数12345
电压U/V11.522.53
电流I/A0.20.30.40.10.6
(5)分析表格图象可得结论:导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比.

分析 (1)先确定电表量程,再根据电路图连接实物图;
(2)为保护电路,在连接电路的时候,开关应断开,滑动变阻器的滑片应调节到阻值最大处;
(3)闭合开关,发现电流表、电压表的指针反偏,原因是电流表、电压表的正负接线柱接反了;
(4)根据表中数据,利用描点法画出电阻的Ⅰ-U关系图象;
(5)根据控制变量法的思想分析表中电压值和电流值的变化情况,从而得出电流随电压的变化关系.

解答 解:(1)电源为2节干电池,电压表应选0~3V量程,电路中最大电流为I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3V}{5Ω}$=0.6A,故电流表应选0~0.6A量程,如图:

(2)为保护电路,在连接电路的时候,开关应断开,滑动变阻器的滑片应调节到阻值最大处即最右端;
(3)闭合开关,发现电流表、电压表的指针反偏,原因是电流表、电压表的正负接线柱接反了;
(4)根据表中数据,利用描点法画出电阻的Ⅰ-U关系图象,如图:

(5)从表中数据可以看出,电阻一定值,电阻两端的电压增大为原来的几倍,通过电阻的电流也跟着增大为原来的几倍,故可得结论:电阻一定时,导体中的电流与其两端的电压成正比.
故答案为:(1)如图所示;(2)断开;最右端;(3)电流表、电压表的正负接线柱接反了;(4)如图所示;(5)正比.

点评 连接实物图时要注意应按先串再并的顺序连接,不能随意连接,同时要注意电表的量程及接线柱的连接.

练习册系列答案
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15.小军用如图甲所示的电路探究“通过导体的电流与导体两端电压的关系”.

(1)小军在开关闭合前,滑动变阻器的滑片应放在最右(填“右”或“左”)端,这样做的目的是保护电路.开关闭合后,发现电压表无示数,电流表有示数,电路可能的故障是电阻R短路.
(2)图乙是在某次实验的电流表和电压表示数,则小军选择的定值电阻是10Ω.若使电压表的示数变大,小军应将滑动变阻器的滑片向左(填“左”或“右”)移动.
(3)小军进行了多次实验后,绘制了定值电阻的电流随电压变化的图象(如图丙所示),正确的图象是A(填“A”或“B”).
(4)小军看到实验桌上有一个额定电压为U的小灯泡,他想挑战只用一只电流表测量该小灯泡的额定功率.小军又找来一个已知阻值的定值电阻R0和两个开关S1、S2,设计了如图丁所示的电路图,请补全小军的实验步骤.
①只闭合开关S和S2(填“S1”或“S2”),调节滑动变阻器的滑片,使电流表的示数为$\frac{U}{{R}_{0}}$.
②只闭合开关S和S1(填“S1”或“S2”),保持滑动变阻器的滑片位置不变,读出此时电流表的示数为I.
③则小灯泡的额定功率的表达式为P额=UI-$\frac{{U}^{2}}{{R}_{0}}$(用字母表示).
(5)小军又想探究“通过导体的电流与导体电阻的关系”.他利用如图甲所示的电路图,选择三个阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻,规格为“10Ω 1A”的滑动变阻器,若他想三次实验中控制电压表的示数为2V不变,则电源电压的选取范围是2~3V.
9.探究“电流与电阻的关系”.器材有:滑动变阻器、开关、电源(电压恒为6V)各一个,电流表、电压表各一块,三个定值电阻(10Ω、15Ω、20Ω),导线若干.
(1)图1是小明连接的实物电路,图中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)电路连接正确后,闭合开关前,滑片应置于A端(选填“A”或“B”).
(3)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1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).
综合分析数据可得:电压一定时,导体中的电流跟导体的电阻成反比.
表1
电压U/V4
电阻R/Ω201510
电流I/A0.200.280.40
表2
 电阻R/Ω 10
 电压U/V 2 3 4 5 6
 电流I/A 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
【拓展】小明又利用上述实验器材探究“电流与电压的关系”,将滑片从一端移到另一端的过程中,收集的实验数据填入了表2中.
(1)分析表2中数据可得:电阻一定时,导体中的电流跟导体两端的电压成正比.
(2)分析可知,小明使用的变阻器的最大阻值为20Ω.

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