7.為了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,小敏根據(jù)圖甲所示的電路圖,將實驗器材連接成如圖乙所示的實驗電路.
(1)若按圖乙進行實驗,閉合開關,移動滑動變阻器的滑片,將會出現(xiàn)的現(xiàn)象是電流表無示數(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)經(jīng)檢查,是實驗電路中一根導線連接錯誤.請在乙圖中畫出正確的實物電路圖.
(3)改正錯誤后,小敏繼續(xù)實驗.第一次實驗用的定值電阻R的阻值為10Ω,閉合開關后,記下電流表的示數(shù)為I1;第二次實驗僅將電阻R換成20Ω的定值電阻,閉合開關后,記下電流表的示數(shù)為I2.根據(jù)這樣的實驗步驟,可以發(fā)現(xiàn)I2>$\frac{{I}_{1}}{2}$(選填“<”、“=”或“>”)因此,小敏認為導體兩端電壓一定的情況下,電流跟電阻不成反比.你認為他這樣得出的結論是錯誤(選填“正確”或“錯誤”)的,為什么沒有通過調節(jié)滑動變阻器使定值電阻兩端的電壓保持不變.

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=R+R=10Ω+R,
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=20Ω+R,
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.

練習冊系列答案
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實驗序號 θ斜面M(克)V(厘米/秒)
120°A200245
220°A300245
320°B200153
420°B300153
525°A200307
630°A200358
735°A200V7
840°A200438
940°A200470
(1)分析比較表中數(shù)據(jù)可得:v與物體質量無關.
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(3)在實驗序號7中v7大于$\frac{358+438}{2}$cm/s(選填“大于”、“等于”或“小于”)
(4)在完成上述實驗后,有同學提出新的猜想:v可能還與物體跟斜面的接觸面積有關,為了驗證猜想,應選擇圖2中d與(a)進行對比實驗(選填“(b)”“(c)”或“(d)”)即可得出初步結論.

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12.小王在乘坐電梯時發(fā)現(xiàn)電梯從啟動到停止身體受力的感覺是不同的.為了研究電梯運行過程中物體的受力情況,他將彈簧測力計懸掛于電梯箱的頂端,并在掛鉤處掛上一個重為5牛的鉤碼.電梯向上運動過程中,彈簧測力計的示數(shù)如圖(a)、(b)、(c)所示;電梯向下運動過程中,彈簧測力計的示數(shù)如圖(d)、(e)、(f)所示.

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猜想二:物體承受的壓力與物體的材料有關.
于是明明和同學一起設計了如圖所示的裝置,選取了紙條、細繩、火柴盒和若干火柴棒,對“猜想一”進行實驗探究.
實驗步驟:①選取材料和長、寬、厚相同的紙條若干;②將一張紙條折成V形,放在裝置上,在紙條兩端距中點(支點)相同距離處,各掛一相同的火柴盒.在兩端火柴盒中逐漸增加數(shù)量相等的火柴棒,直到紙條被壓彎為止,記錄一端火柴盒中火柴棒根數(shù);③將紙條分別拆成U形、圓弧形,重復步驟②;④更換紙條,將以上實驗再做兩次.
(1)請幫他設計一個記錄數(shù)據(jù)的表格.
(2)生產生活和建筑中利用物體形狀影響其承受壓力的事例很多,如巨大的橋梁中多處使用了U形鋼材.請你舉出一個利用V形或圓弧形的一例生活實例.角鋼.

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16.根據(jù)你所學過的物理知識和生活中見到的實際情況,總結如何防止觸電事故的發(fā)生,請寫出其中四點.

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17.用100N的水平拉力,將質量為100kg的物體沿水平地面勻速拉動10m,則拉力和重力對物體做功分別是( 。
A.200J  1000JB.1000J  1000JC.1000J   0JD.800J   0J

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