分析 (1)由圖乙可知,定值電阻與滑動變阻器并聯(lián),且電壓表串聯(lián)在電路中;因電壓表的內阻很大,串聯(lián)在電路中,其它元件都相當于導線,都不能正常工作;
(2)根據(jù)題意滑動變阻器與定值電阻要串聯(lián),電壓表測量定值電阻兩端的電壓即可正確連接電路;
(3)首先根據(jù)歐姆定律分別求出兩次實驗電路中的電流I1、I2的表達式,進而利用比值法判斷I2與$\frac{{I}_{1}}{2}$的關系;
在探究電流和電阻的關系實驗中要用控制變量法,需保持電阻兩端的電壓不變.
解答 解:(1)由電路圖可知,定值電阻與滑動變阻器并聯(lián),且電壓表串聯(lián)在電路中,由于電壓表的內阻很大,則相當于斷路現(xiàn)象,
所以無論怎樣移動滑動變阻器的滑片,電流表無示數(shù),電壓表有示數(shù)且接近電源電壓.
(2)經(jīng)分析,滑動變阻器與定值電阻并聯(lián)錯誤:
如果電流從電流表出來,先經(jīng)過定值電阻,再經(jīng)過滑動變阻器,到電源的負極;只移動一根導線的情況下,會造成電壓表測滑動變阻器兩端電壓,不符合題意;
如果電流從電流表出來,先經(jīng)過滑動變阻器,再經(jīng)定值電阻,到電源的負極,只改變一根導線,電壓表測定值電阻兩端的電壓,符合題意,改正的實物電路圖如圖所示:
(3)由圖可知,定值電阻與滑動變阻器串聯(lián),電壓表測定值電阻兩端的電壓,電流表測電路中的電流,
當定值電阻R的阻值為10Ω時,總電阻R總=R+R滑=10Ω+R滑,
根據(jù)歐姆定律I=$\frac{U}{R}$可得,
此時電路中的電流I1=$\frac{U}{{R}_{總}}$=$\frac{U}{10Ω+{R}_{滑}}$,
則$\frac{{I}_{1}}{2}$=$\frac{U}{2(10Ω+{R}_{滑})}$=$\frac{U}{20Ω+2{R}_{滑}}$,
定值電阻R的阻值為20Ω時,總電阻${R}_{總}^{′}$=R+R滑=20Ω+R滑,
根據(jù)歐姆定律I=$\frac{U}{R}$可得,
此時電路中的電流I2=$\frac{U}{{R}_{總}^{′}}$=$\frac{U}{20Ω+{R}_{滑}}$,
故$\frac{{I}_{2}}{\frac{{I}_{1}}{2}}$=$\frac{\frac{U}{20Ω+{R}_{滑}}}{\frac{U}{20Ω+2{R}_{滑}}}$=$\frac{20Ω+2{R}_{滑}}{20Ω+{R}_{滑}}$>1,即I2>$\frac{{I}_{1}}{2}$.
該同學研究電流與電阻的關系,在更換定值電阻后,第一步操作應該控制電壓一定,即調節(jié)滑動變阻器的滑片,使電壓表示數(shù)與沒有更換定值電阻時相等,
而該同學沒有進行這一步操作,直接讀電流表示數(shù)了,這樣沒有控制好變量,數(shù)據(jù)是不能說明規(guī)律的.
故答案為:(1)電流表無示數(shù),電壓表有示數(shù)且接近電源電壓(或電流表、電壓表示數(shù)沒有明顯變化);
(2)見上圖;
(3)>;錯誤;沒有通過調節(jié)滑動變阻器使定值電阻兩端的電壓保持不變.
點評 此題是研究導體兩端電壓一定的情況下,通過導體的電流與導體電阻的關系實驗,考查了電路故障的判斷、實物電路的連接、控制變量法及歐姆定律公式的應用.本題的難點是利用比值法判斷I2與$\frac{{I}_{1}}{2}$的關系,應該注意掌握這一方法.
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實驗序號 | θ | 斜面 | M(克) | V(厘米/秒) |
1 | 20° | A | 200 | 245 |
2 | 20° | A | 300 | 245 |
3 | 20° | B | 200 | 153 |
4 | 20° | B | 300 | 153 |
5 | 25° | A | 200 | 307 |
6 | 30° | A | 200 | 358 |
7 | 35° | A | 200 | V7 |
8 | 40° | A | 200 | 438 |
9 | 40° | A | 200 | 470 |
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A. | 200J 1000J | B. | 1000J 1000J | C. | 1000J 0J | D. | 800J 0J |
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