【題目】在研究“導體電流與電阻關系”的實驗中,同學們利用了阻值分別為5Ω、10Ω、15Ω的定值電阻和變阻器進行了探究,變阻器規(guī)格是“10Ω 1A”,電源電壓4.5V并保持不變.

(1)用筆畫線代替導線,將圖甲中電路連接完整(請用簽字筆在答題卡上連線).

(2)閉合開關前,電流表指針如圖乙所示,對電流表的操作應該是

(3)正確連線后,閉合開關時發(fā)現(xiàn),無論怎樣移動滑片電流表指針幾乎不動,電壓表指針向右偏轉(zhuǎn)且超過滿刻度,原因可能是電阻R出現(xiàn) 現(xiàn)象.

(4)排除故障后,先接入15Ω的電阻,調(diào)節(jié)滑片時電壓表示數(shù)為3V,觀察到電流表示數(shù)為0.2A;用10Ω電阻代替15Ω電阻接入電路,應將滑片向 端(選填“左”或“右”)移動,才能使電壓表示數(shù)保持3V,并記錄下電流表示數(shù)為0.3A;用5Ω電阻代替10Ω電阻接入電路,正確操作,電流表示數(shù)為0.6A.

(5)分析三次的實驗數(shù)據(jù),可得出電流與電阻的關系是

(6)王強同學繼續(xù)探究:他用了30Ω的定值電阻代替原來的電阻實驗,發(fā)現(xiàn)無論怎樣移動滑片都不能滿足電壓表示數(shù)為3V,原因是滑動變阻器阻值太;要使電壓表示數(shù)保持3V,要求變阻器的最大阻值最少為 Ω.

【答案】(1)見圖;(2)調(diào)零;(3)R斷路;(4)0.2;左;(5)電壓一定時,通過導體的電流與導體電阻成反比;(6)15

【解析】

試題分析:(1)實驗中電壓表應測定值電阻兩端電壓,由此連圖;

(2)由圖乙,電流表指針沒有指在零刻度線上,使用電流表前應對電流表進行機械調(diào)零,使指針指在零刻度線上;

(3)閉合開關電流表無示數(shù)可能是電路斷路;電壓表示數(shù)超過量程,說明電壓表與電源兩端相連,電壓表并聯(lián)電路之外部分,不存在斷路;綜合分析知電路故障原因是:定值電阻斷路;

(4)根據(jù)電流表量程和分度值讀出丙圖中其示數(shù);研究導體電流與電阻關系中要保持R兩端電壓不變,由此分析10Ω電阻代替15Ω電阻后滑片的移動方向;

(5)根據(jù)三次實驗中電流與對應電阻關系分析得出結(jié)論;

(6)根據(jù)串分壓的知識,若電阻增大,分得的電壓將變大,要減小電阻兩端的電壓,需增大滑動變阻器的阻值;

根據(jù)串聯(lián)電路的電壓、電流規(guī)律結(jié)合歐姆定律計算出電阻.

解:

(1)研究“導體電流與電阻關系”的實驗中,電壓表應測量定值電阻兩端的電壓,由此完整電路的連接,如圖所示:

(2)電流表指針沒有指在零刻度線上,應先對電流表調(diào)零;

(3)電路正確連接后,閉合開關,移動滑片P,電流表無示數(shù),但電壓表示數(shù)有示數(shù)且很大,則故障原因可能是定值電阻斷路了;

(4)由圖丙,電流表的量程為0﹣0.6A,分度值0.02A,示數(shù)為0.2A;此時R兩端電壓為3V,因為導體電流與電阻關系中要保持R兩端電壓不變,當用10Ω電阻代替15Ω電阻接入電路,總電阻減小,根據(jù)歐姆定律可知電路中電流變大,滑動變阻器分得的電壓變大,電阻分得的電壓減小,所以應調(diào)節(jié)滑片向左移動,減小滑動變阻器接入電路的電阻,使電壓表的示數(shù)保持不變;

(5)三次實驗電阻分別為15Ω、10Ω、5Ω,三次通過的電流分別是0.2A、0.3A、0.6A.每次的電流與電阻和乘積相等,由此可得:電壓一定時,通過導體的電流與導體電阻成反比;

(6)由題意知,滑動變阻器兩端的電壓應為U=4.5V﹣3V=1.5V

據(jù)串聯(lián)電路的電流相等,所以使用30Ω的定值電阻時,

則:=,解得R=15Ω,即變阻器最大值最小為15Ω.

故答案為:(1)見上圖;(2)調(diào)零;(3)R斷路;(4)0.2;左;(5)電壓一定時,通過導體的電流與導體電阻成反比;(6)15.

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