题目内容

7.探究通过导体的电流与电压、电阻的关系实验.

(1)如图甲所示,用笔画线代替导线,将实验电路连接完整,使滑动变阻器接入电路的阻值最大;
(2)小明正确、规范完成连接后,闭合开关,将滑动变阻器滑片从一端调节到另一端,并得到多组电流、电压值(如表格),当电流表示数为0.5A时电压表示数如图乙所示,其值为2.5V.根据表格数据分析可得出结论:在电阻一定时,导体中的电流与导体两端的电压成正比;
实验次数12345
电压U/V1.01.52.03.0
电流I/A0.20.30.40.50.6
(3)小明进一步分析表格中数据很快求出了电源电压为3V,滑动变阻器最大阻值为10Ω;
(4)小明将原电路中滑动变阻器换成标有“20Ω 2A”另一滑动变阻器,继续探究电流与电阻关系,实验中始终保持电压表示数为2V,则所选用的定值电阻阻值不能超过40Ω;
(5)将图甲电路中定值电阻换成额定电压为2.5V的小灯泡,进行多次实验后画出了灯泡的U-I图象如图丙所示,则该灯泡的额定功率为0.625W;若把这样的两只相同的灯泡串联起来接到电压为3V的电源两端,则两灯消耗的总功率为0.6W.

分析 (1)根据题目要求,将滑动变阻器连入电路中;
(2)由图示电压表确定电压表量程与分度值,读出电压表示数.横向比较表中数据,得出电流与电压的关系;
(3)根据题目条件,闭合开关前,变阻器连入电路中的电阻最大,滑片从阻值最大处移动到最左端,变阻器连入电路中的阻值减小为0,结合表中数据,可得出电源电压的大小,根据串联电路的特点和欧姆定律求出变阻器的最大阻值;
(4)根据串联电路电压的特点和分压原理计算出最大电阻值.
(5)由图丙找出额定电压下的电流大小,根据P额=U额I额求灯的额定功率;根据分压原理,求出每个灯的实际电压,由图象读出实际电压下的电流值,利用P实=2U实I实即可求两灯消耗的总功率.

解答 解:(1)由图甲所示电路图可知,滑动变阻器接左下接线柱时,滑动变阻器接入电路的阻值最大,电路图如下图所示.

(2)由图乙所示电压表可知,电压表量程是0~3V,分度值是0.1V,电压表示数是2.5V.
由表格数据可知:电压增大为原来的几倍,则电流液随之增大为原来的几倍,所以可以得出的结论是:在电阻一定时,导体中的电流与导体两端的电压成正比;
(3)由上面的分析结合表中数据,变阻器全部电阻连入电路中时,U1=1.0V,I1=0.2A;当变阻器连入电路中的电阻为0时,电压表示数为3V,即为电源电压U;
在第1次实验中,根据串联电路电压的特点,变阻器的电压U滑=3V-1V=2V,通过其的电流大小即电流表的示数
I1=0.2A,所以,变阻器的最大阻值R滑=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{1}}=\frac{2V}{0.2A}$=10Ω;
(4)探究电流与电阻关系,实验中始终保持电压表示数为2V,变阻器分得的电压为3V-1V=1V,定值电阻电压为变阻器电压的2倍,根据分压原理,定值电阻为变阻器电阻的2倍,因变阻器的大阻值为20Ω,所以定值电阻的最大阻值R定=2×20Ω=40Ω,即定值电阻的最大值不能大于40Ω;
(5)由图象可知电压为2.5V时,通过灯泡的电流为0.25A,额定功率P额=U额I额=2.5V×0.25A=0.625W;
当两个同样灯泡串联时接到电压为3V的电源两端,根据分压原理,每个灯泡电压为U实=1.5V,由图象可知电压为1.5V时,通过灯泡的电流为I实=0.2A,两灯消耗的总功率P实=2U实I实=2×1.5V×0.2A=0.6W;
故答案为:(1)如上图所示;
(2)2.5;在电阻一定时,导体中的电流与导体两端的电压成正比;
(3)3;10;
(4)40;
(5)0.625;0.6.

点评 本题探究通过导体的电流与电压、电阻的关系,考查电路的连接、对器材的要求、控制变量法、串联电路特点和欧姆定律的运用及根据数据归纳总结结论的能力,并涉及额定电功率和实际功率的计算,综合性较强,有一定难度.

练习册系列答案
相关题目

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网