题目内容

7.在探究“通过导体的电流跟导体电阻的关系”实验中小亮根据实验目的设计出实验电路图,并按电路图连接实验器材如图所示.其中电源电压12V不变,滑动变阻器标有“50Ω,1A”字样.
(1)此实验中滑动变阻器的作用:控制导体电阻两端电压保持不变.
(2)小亮正确连接电路后开始实验,当电阻箱的示数为10Ω时,闭合开关S,他发现电流表无示数,电压表的示数为12V.小亮检查电流表没有故障,则电路可能出现的故障是电阻箱开路.
(3)他排除电路故障后,在实验过程中,当改变电阻箱接入电路的阻值时,移动滑动变阻器的滑片可使电阻箱两端电压保持6V不变.当小亮将电阻箱的阻值由20Ω调为30Ω时,为保持电阻箱两端电压不变,应将滑动变阻器的滑片适当向A端移动.(选填“A”或“B”)
(4)当电阻箱接入电路的阻值为60Ω时,小亮发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片,电压表的示数始终无法达到6V,小亮同学应采取的措施是C(选填序号)
A.更换一只新的电压表
B.调节电源的输出电压到16V
C.用“1A  100Ω”的滑动变阻器替换原来的滑动变阻器.

分析 (1)实验过程中,移动滑动变阻器的滑片,改变其连入电路的阻值,目的是改变保持导体电阻两端的电压不变;
(2)电压表有示数,说明与电压表两接线柱连接的电路是通路,电流表无示数,说明电路断路,从而判断出故障的可能原因;
(3)探究电流与电阻的关系实验,应控制电阻两端电压保持不变,用大电阻替换小电阻后,电阻分压变大,为保持电压不变,应移动滑片,增加滑动变阻器接入电路的阻值,增大滑动变阻器的分压,减小电阻两端电压,根据电路图确定滑片的移动方向;
(4)根据滑动变阻器的最大阻值与定值电阻阻值间的关系,由串联电路的分压原理分析电压表不能达到要求的原因.

解答 解:(1)由题意知,本实验的目的是探究“通过导体的电流跟导体电阻的关系”,根据控制变量法的要求,应控制导体电阻两端电压保持不变;
(2)闭合开关,电压表示数较大而电流表示数为零,说明在电压表两接线柱之间的电路是断路,其原因可能是电阻箱开路;
(3)探究电流与电阻关系实验中,应保持电阻两端电压不变,将20Ω的电阻改装成30Ω的电阻,电阻两端电压增大,大于6V,由电路图可知,为保持电阻两端电压不变,应向A调节滑动变阻器滑片,
增大滑动变阻器接入电路的阻值,增大滑动变阻器分压,使电阻两端电压变小,直到电压表示数为6V为止;
(4)当改用60Ω的电阻时,电路中的电流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{6V}{60Ω}$=0.1A
滑动变阻器的阻值为:R滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{U-{U}_{R}}{I}$=$\frac{12V-6V}{0.1A}$=60Ω>50Ω
无法使电压表的示数达到实验要求的值,是由于滑动变阻器的最大阻值太小,把滑动变阻器阻值全部接入电路时,滑动变阻器分得的电压还是小于6V,不能使电阻两端达到要求的值,故选C.
故答案为:(1)控制导体电阻两端电压保持不变;(2)电阻箱开路;(3)A;(4)C.

点评 本题考查了实验操作分析、实验操作改进等问题,实验操作分析及实验改进措施是本题的难点,要根据串联电路的分压原理认真分析,然后提出改进措施.

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