8.小彬用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)器材探究“電流與電阻的關(guān)系”,電源電壓恒為3V,滑動(dòng)變阻器上標(biāo)有“20Ω,2A”字樣,阻值分別為5Ω、10Ω、20Ω、40Ω的定值電阻各一個(gè).

(1)小哲幫小彬檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)連線(xiàn)不對(duì),而且只要改接一根導(dǎo)線(xiàn)就可以了,請(qǐng)你把接錯(cuò)的那根導(dǎo)線(xiàn)找出來(lái),打上“×”,再畫(huà)線(xiàn)把它改到正確的位置上(導(dǎo)線(xiàn)不允許交叉).
(2))電路改正以后,小彬?qū)嶒?yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)為0,電壓表示數(shù)接近3V,經(jīng)檢查導(dǎo)線(xiàn)均完好且接觸良好,則電路發(fā)生的故障可能是定值電阻斷路.
(3)排除故障后,如果他們先用5Ω的電阻做實(shí)驗(yàn),閉合開(kāi)關(guān),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片P,使電壓表的示數(shù)達(dá)到某一值時(shí),電流表的示數(shù)如圖乙所示,此時(shí)電路中的電流為0.36A.
(4)如果他們用5Ω的電阻做實(shí)驗(yàn)時(shí),滑動(dòng)變阻器的滑片剛好在上圖所示位置,接下來(lái)把5Ω換成10Ω電阻后,為保持電壓表的示數(shù)不變,應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P 向左端移動(dòng)(選填“左”或“右”).
(5)再將10Ω定值電阻換成20Ω定值電阻,重復(fù)以上步驟.實(shí)驗(yàn)記錄的多組數(shù)據(jù)如下表所示.分析數(shù)據(jù)可得出結(jié)論:當(dāng)電壓一定時(shí),通過(guò)導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體的電阻成反比.
實(shí)驗(yàn)次數(shù)定值電阻Ω)電流表示數(shù)(A)
15
2100.18
3200.09
(6)小彬同學(xué)換用40Ω的定值電阻接著進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn),請(qǐng)判斷他能否順利完成并說(shuō)明理由.滑動(dòng)變阻器的阻值太小,無(wú)法使電壓表的示數(shù)達(dá)到1.8V.

分析 (1)探究“電流與電阻的關(guān)系”,電壓表與電阻并聯(lián),電流表串聯(lián)在電路中;
(2)若電流表示數(shù)為0,說(shuō)明電路可能斷路;電壓表示數(shù)接近電源電壓3V,說(shuō)明電壓表與電源連通,則與電壓表并聯(lián)的支路以外的電路是完好的,則與電壓表并聯(lián)的電阻斷路了;
(3)由電流表小量程讀數(shù);
(4)根據(jù)控制變量法,研究電流與電阻的關(guān)系時(shí),需控制定值電阻的電壓相同,當(dāng)換上大電阻時(shí),根據(jù)分壓原理確定電壓表示數(shù)的變化,由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律結(jié)合分壓原理確定滑片移動(dòng)的方向;
(5)橫向比較表中數(shù)據(jù)得出結(jié)論;
(6)研究電流與電阻的關(guān)系時(shí),要控制電壓表示數(shù)不變,由歐姆定律的變形公式求出電壓表示數(shù),根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律,求出變阻器分得的電壓:
根據(jù)分壓原理,求出變阻器連入電路中的阻值與題中的變阻器比較.

解答 解:(1)原電路中電流表與變阻器并聯(lián),電壓表串聯(lián)在電路中了,是錯(cuò)誤的,電壓表與電阻并聯(lián),電流表串聯(lián)在電路中,如下所示:

(2)經(jīng)分析,電流表示數(shù)為0,電壓表示數(shù)接近3V,經(jīng)檢查導(dǎo)線(xiàn)均完好且接觸良好,則電路發(fā)生的故障可能是定值電阻斷路:.
(4)根據(jù)串聯(lián)分壓原理可知,將定值電阻由5Ω改接成10Ω的電阻,電阻增大,其分得的電壓增大;
探究電流與電阻的實(shí)驗(yàn)中應(yīng)控制電壓不變,應(yīng)保持電阻兩端的電壓不變,根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律可知應(yīng)增大滑動(dòng)變阻器分得的電壓,由分壓原理,應(yīng)增大滑動(dòng)變阻器連入電路中的電阻,所以滑片應(yīng)向左端移動(dòng),使電壓表的示數(shù)為不變;
(5)橫向分析表中數(shù)據(jù),電阻為原來(lái)的幾倍,通過(guò)的電流為原來(lái)的幾分之一,即當(dāng)電壓一定時(shí),通過(guò)導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體的電阻成反比;
(6)研究電流與電阻的關(guān)系時(shí),要控制電壓表示數(shù)不變,
由歐姆定律的變形公式,電壓表示數(shù):
U=IR=0.09A×20Ω=1.8V,由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律,變阻器分得的電壓:
U=U-U=3V-1.8V=1.2V,變阻器的電壓為電壓表示數(shù)的$\frac{1.2V}{1.8V}$=$\frac{2}{3}$,根據(jù)分壓原理,變阻器連入電路中的阻值:
R=$\frac{2}{3}$×40Ω≈26.7Ω>20Ω,即滑動(dòng)變阻器的阻值太小,無(wú)法使電壓表的示數(shù)達(dá)到1.8V他不能完成實(shí)驗(yàn).
故答案為:(1)如上所示:(2)定值電阻斷路;(3)0.36;(4)左;(5)反;
(6)不能,滑動(dòng)變阻器的阻值太小,無(wú)法使電壓表的示數(shù)達(dá)到1.8V.

點(diǎn)評(píng) 本題電流與電阻的關(guān)系,考查電路的連接、故障分析、電流表讀數(shù)、操作過(guò)程、數(shù)據(jù)分析及對(duì)器材的要求和控制變量法的運(yùn)用.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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