题目内容
3.小沈同学在做探究“电流、电压与电阻关系”的实验时,他选取了两节干电池、一个滑动变阻器、一块电流表、一块电压表、一个开关、3个阻值不同的电阻丝及若干导线.请你帮他完成下列内容:①根据实验要求,在图1中用笔划线代替导线将实物图连接完整,并在图2虚线框内画出相应的电路图;
②在探究“电流与电阻关系”实验时,他的实验步骤如下:①先将5Ω的电阻R接入电路;②闭合开关S,读出电流表的示数,并把数据记录在表格中;③再分别将10Ω和20Ω的电阻替换5Ω电阻,重复步骤②;请你说出他在实验过程中的错误是未保持电阻两端的电压不变;
| 次数 | 电阻R/Ω | 电流I/A |
| 1 | 5 | 0.48 |
| 2 | 10 | 0.24 |
| 3 | 20 | 0.12 |
④在探究“导体中的电流与导体两端电压关系”的实验中,赵明同学用图3所示的电路进行实验,通过改变干电池个数的办法获得了多组数据;而小沈同学利用图1所示的电路通过调节滑动变阻器的滑片也获得了多组数据.请你对两位同学的实验方案进行比较,赵明同学的方案更好些,原因是操作简单;(写出一条即可)
⑤他还想利用图1测量一盏小灯泡的电阻,于是他用小灯泡替换了20Ω的电阻后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片到某一位置后,电表示数如图4所示,则此时小灯泡的阻值是5Ω.
分析 (1)电压表与电阻并联,根据电源电压确定电压表的量程;
滑动变阻器串联在电路中,且要接一上一下;
根据实物图画电路图,电路连接顺序和方式要一致;
(2)要探究电流和电阻的关系,需保持电阻两端的电压不变,改变电阻;
(3)分析表格中数据,得出电流和电阻的关系:电压不变,电流和电阻成反比;
(4)在实验中,通常用滑动变阻器来改变电路中的电流和电压,实现多次测量的目的,若更换电源,较麻烦;
(5)读出电流表和电压表的示数,根据R=$\frac{U}{I}$计算出灯泡的电阻值
解答 解:(1)将滑动变阻器与电阻串联,并接一上一下;
电压表与电阻并联,电源由2节干电池组成,所以电压表应选择0~3V的量程,如图所示:
;
电路图如图所示:
;
(2)探究“电流与电阻关系”实验,要保持电阻两端的电压不变,由题意知,该同学在实验中,只更换了电阻的大小,没有保持电阻两端的电压不变;
(3)由表格中数据知,电压不变,电阻增大为原来的几倍,电流便减小为原来的几分之一,可知电压不变,导体中的电流与它的电阻成反比;
(4)沈仔细同学在电路中串联了一个滑动变阻器,可以方便的利用改变滑动变阻器接入电路的阻值进行多次测量,而赵明同学需要一直更换电源才能做到多次测量,比较麻烦因此沈仔细的方案好些,主要是因为操作简单;
(5)由图4知,电压表的量程应为0~3V,分度值为0.1V,示数为1.5V;
电流表的量程应为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.3A;
则R=$\frac{U}{I}$=$\frac{1.5V}{0.3A}$=5Ω.
故答案为:(1)见上图;(2)未保持电阻两端的电压不变;(3)电压不变,导体中的电流与它的电阻成反比;(4)赵明;操作简单;(5)5.
点评 此题是探究影响电流大小的因素实验,考查了实物电路的连接,电路图的画法、电流表、电压表的读数、电阻的计算,控制变量法的应用,考查得很全面.
| 同学 | 实验 序号 | l(米) | m(克) | θ(度) | 30T (秒) | l2 (米2) | $\sqrt{l}$ [(米)1/2] | l×m (米•克) |
| 甲 | 1 | 1.0 | 30 | 4 | 60 | 1.00 | 1.0 | 30 |
| 2 | 1.0 | 40 | 4 | 60 | 1.00 | 1.0 | 40 | |
| 3 | 1.0 | 50 | 4 | 60 | 1.00 | 1.0 | 50 | |
| 乙 | 4 | 1.0 | 30 | 3 | 60 | 1.00 | 1.0 | 30 |
| 5 | 1.0 | 30 | 4 | 60 | 1.00 | 1.0 | 30 | |
| 6 | 1.0 | 30 | 5 | 60 | 1.00 | 1.0 | 30 | |
| 丙 | 7 | 0.8 | 30 | 4 | 54 | 0.64 | 0.9 | 24 |
| 8 | 1.0 | 40 | 4 | 60 | 1.00 | 1.0 | 40 | |
| 9 | 1.2 | 50 | 3 | 66 | 1.44 | 1.1 | 60 |
(2)分析比较实验序号4、5与6,可知乙同学研究的是:单摆的周期与摆球摆角的关系,他得出的结论是:当单摆的摆长和摆球质量相同时,单摆的周期与摆角无关.
(3)分析比较实验序号7、8与9中单摆的周期与摆长的关系,可知丙同学得出的结论是:单摆的摆长越长,单摆的周期越大.
(4)进一步综合分析单摆的周期与表中后三列经运算后得到的数据关系,可归纳得出的结论是:单摆的周期与$\sqrt{I}$成正比.
(1)请用铅笔画线代替导线,将实验电路连接完整.
(2)实验中,应选择滑动变阻器R2接入电路.
(3)小明测得实验数据如表,小刚认为小明测得的实验数据中有一次是不真实的,存在拼凑的嫌疑,请你帮忙找出哪一次并说明理由?第一次实验是不真实的,存在拼凑的嫌疑,通过计算滑动变阻器接入电路中的阻值需超过20Ω.
| 次数 | 1 | 2 | 3 | 4 |
| 电压(伏) | 2.00 | 3.40 | 3.80 | 4.20 |
| 电流(安) | 0.18 | 0.19 | 0.20 | 0.22 |
| 电阻(欧) | 11.11 | 17.89 | 19.00 | 19.09 |
①电路如图乙所示,连接好电路;
②开关S拔到位置1,移动滑片P至任一位置,读出电流表示数I1;
③开关S拔到位置2,滑片位置不动,读出电流表示数I2,
先算出R两端电压U0=I1R(即灯两端的电压)和灯泡的电阻RL=U0/I2-I1再根据P0=$\frac{{{U}_{0}}^{2}}{{R}_{L}}$,计算灯泡的额定功率.他按此方案测量,发现实验结果与真实值相差较大,为使测量结果更准确,请指出该如何修改实验方案?
步骤②改为:将开关S拨到位置1,移动滑片P,使I1R等于3.8V.