题目内容

2.在“探究电流跟电阻关系”的实验中,小刚设计的实验电路图如图甲所示:
(1)请用笔划线代替导线,按电路图将实物连接起来.
(2)小刚连完最后一根导线后就发现两个表的指针发生偏转,并且指针总在晃动,造成上述现象的原因是连接电路时开关没有断开;电路某处接触不良

(3)连接好电路后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为2V,记下电流表示数;再将定值电阻R1由5Ω改接成10Ω的电阻,发现电压表示数大于(选填“大于”“小于”或“等于”)2V,于是他下一步的操作是:将滑动变阻器的滑片向右(选填“左”或“右”)移动,使电压表的示数保持2V并记下电流值;再改接20Ω的电阻,重复上述实验.
(4)实验时,若电流表示数突然变为0,电压表示数突然增大,则发生断路的是电阻R断路,此实验得到的结论是:在电压不变时,通过导体的电流与导体的电阻成反比.
(5)若粗心的逸舟少领了一只电压表,多领了一只电流表,请在图乙虚线框内设计一个电路图,使这个实验仍然可以进行.

分析 (1)根据电源电压确定电压表量程,求出电路的最大电流,确定电流表量程,根据电路图连接实物图;
(2)连接电路时,为防止电流过大烧坏电路元件、保护电路,开关应断开,指针晃动说明电路某处接触不良;
(3)根据控制变量法,研究电流与电阻的关系时,可知需控制电压相同,当换上大电阻时,根据分压原理确定电压表示数的变化,由串联电路电压的规律结合分压原理确定滑片移动的方向;
(4)若电流表示数突然变为0,说明电路可能断路;电压表示数突然增大,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的支路以外的电路是完好的,则与电压表并联的电阻断路了;
根据电压不变时,电流与电阻的关系回答;
(5)若缺少电压表,则电流表与定值电阻应起到电压表的作用,将电流表A2与定值电阻R定串联后再与电阻R(电流表A1测通过R的电流)并联,在整个过程中,应保持测量定值电阻R定电流的电流表A2的示数与定值电阻R定的乘积不变,即电压不变.

解答 解:
(1)电源电压为3V,电压表选用小量程与电阻R并联,电路的最大电流I=$\frac{U}{R}=\frac{3V}{5Ω}$=0.6A,电流表选用小量程,根据电路图连接实物图,如下图1所示:

(2)小刚连完最后一根导线后就发现两个表的指针发生偏转,说明连接电路时,开关没有断开;并且指针总在晃动,说明电路某处接触不良;
(3)根据串联分压原理可知,将定值电阻R1由5Ω改接成10Ω的电阻,电阻增大,其分得的电压大于2V,即电压表示数大于2V;
探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,为了保持电阻两端的电压不变,根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压,由分压原理,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向右端移动,使电压表的示数为2V.
(4)若电流表示数突然变为0,说明电路可能断路;电压表示数突然增大,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的支路以外的电路是完好的,则与电压表并联的电阻断路了;
此实验得到的结论是:在电压不变时,通过导体的电流与导体的电阻成反比;
(5)若缺少电压表,需用电流表A2与定值电阻R定串联以代替电压表;电流表A1仍然与R串联,测通过R的电流;两支路再并联,并与滑动变阻器串联在电路中.(主要操作步骤:更换定值电阻R时,调节变阻器的滑片,使A2示数不变,读出A1示数,多次实验.)
如图2所示:

故答案为:(1)如图1所示;
(2)连接电路时,开关没有断开;说明电路某处接触不良;
(3)大于;右;
(4)电阻R断路;在电压不变时,通过导体的电流与导体的电阻成反比;
(5)如上图2所示.

点评 本题探究电流跟电阻关系,考查电路连接、实验注意事项、操作过程、故障分析、实验结论及设计实验方案的能力,综合性较强.为中考的热点问题.

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