【題目】在“探究通過導體的電流與電壓和電阻的關(guān)系”實驗中,有如下器材:電壓表、電流表、滑動變阻器、開關(guān)、學生電源(電壓恒定為4.5V)、定值電阻R(分別為5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω)、導線若干.小明在實驗時連接的電路如圖甲所示.

(1)請根據(jù)圖甲將圖乙所示的實物電路連接完整___________(導線不允許交叉)

(2)在探究“電流與電壓的關(guān)系”實驗中:

①閉合開關(guān)前,要將滑動變阻器滑片移至最___端(選填“左”或“右”);電路中滑動變阻器起到保護電路元件安全和___的作用;

②閉合開關(guān)S,無論如何移動滑動變阻器的滑片P,發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)幾乎為零,電壓表的示數(shù)約為4.5V,此時,電路出現(xiàn)的故障可能是___,小明排除故障后繼續(xù)實驗.

(3)在探究“電流與電阻的關(guān)系”實驗中:

①電路中滑動變阻器起到保護電路元件安全和___的作用;

②小明先將R=10Ω的電阻接入,閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片,直到電壓表示數(shù)為2.5V,記下電流表示數(shù);接著在滑動變阻器的滑片位置不變,把R換為15Ω的電阻時,應向___(選填“左”或“右”)方向移動滑動變阻器的滑片P,才能使電壓表示數(shù)為2.5V,同時記下電流表的示數(shù);

③為確保所給的5個定值電阻接入電路后都能正常進行實驗,那么至少應該選取最大阻值不小于___Ω的滑動變阻器.

【答案】 見解析所示 改變定值電阻兩端電壓 定值電阻斷路 保持定值電阻兩端電壓不變 20

【解析】(1)根據(jù)圖甲進行實物連接,即定值電阻、電流表與滑動變阻器串聯(lián),電壓表與定值電阻并聯(lián),電路如下圖:

(2)在探究“電流與電壓的關(guān)系”實驗中:

①閉合開關(guān)前,為保護電路,應將滑動變阻器滑片移至阻值最大處,即最左端;為了得出普遍性的結(jié)論,要多次進行測量,所以滑動變阻器在電路中除起到保護電路元件安全的作用外,還要起到改變定值電阻兩端電壓的作用

②閉合開關(guān)S,無論如何移動滑動變阻器的滑片P,發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)幾乎為零,電壓表示數(shù)接近電源電壓4.5V,說明電壓表與電源連通,即與電壓表并聯(lián)的支路以外的電路是完好的,所以是與電壓表并聯(lián)的支路斷路了,即電路出現(xiàn)的故障可能是燈泡斷路;

(3)在探究“電流與電阻的關(guān)系”實驗中,根據(jù)控制變量法知道,要控制電阻的電壓不變,

①電路中滑動變阻器起到保護電路元件安全和控制電壓表示數(shù)不變的作用;

②小明先將R=10Ω的電阻接入,閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片,直到電壓表示數(shù)為2.5V,記下電流表示數(shù);接著在滑動變阻器的滑片位置不變,把R換為15Ω的電阻時,由于接入電路的電阻變大,則電壓表示數(shù)會變大,為保持電壓表示數(shù)不變,要增大變阻器接入電路的電阻,才能時定值電阻的電壓減小到2.5V,故應向左方向移動滑動變阻器的滑片同時記下電流表的示數(shù);

③由圖丙知道,電阻兩端的電壓始終保持U=IR =2.5V,由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律知道,變阻器的電壓始終是U=4.5V-2.5V=2V,即變阻器的電壓與電壓表示數(shù)的比值始終是:2V/2.5V=0.8倍,所以為了完成整個實驗,當接入最大定值電阻25Ω電阻時,變阻器連入電路中的電阻應是R滑大=0.8×25Ω=20Ω,故應該選取最大阻值至少是20Ω的滑動變阻器。

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