小明用如图*所示电路探究电流与电阻的关系,电源电压3V,电阻R有4个阻值(5Ω、10Ω、15Ω、25Ω)供选用...
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小明用如图*所示电路探究电流与电阻的关系,电源电压3V,电阻R有4个阻值(5Ω、10Ω、15Ω、25Ω)供选用,滑动变阻器Rp规格为“10Ω 2A”。
(1)开关闭合前,应将滑动变阻器滑片P移到最 (左/右)端;闭合开关后,小明发现电流表、电压表示数均为0,他将一根导线的一端接电源正极,另一端依次试触a、b、c、d各接线柱,当接触到d时,电压表开始有示数且为3V,电流表示数仍为0,经进一步检查,电流表及各接线处均完好,则电路中所有可确定的故障是 。
(2)排除故障并将问题元件进行同规格更换,此时R的阻值为5Ω.闭合开关,调节滑片P,使电压表示数到达某一数值,此时电流表示数如图乙所示,该示数为 A.接着将R阻值换成10Ω,向 (左/右)端移动滑动变阻器滑片,以保持电压表的示数不变。
(3)将R阻值换成15Ω重复上述*作。三组数据如表所示,由此可得:电压一定时,电流与电阻成 。为提高结论的可靠*,换用阻值为25Ω的电阻继续上述实验,是否可行? (可行/不可行)
(4)下列图象中,能大致反映本实验中各物理量之间关系的是
【回答】
(1)右;滑动变阻器RP(cd间)断路;电阻R断路;(2)0.4;右;(3)反比;不可行;(4)C。
【解答】(1)开关闭合前,应将滑动变阻器滑片P移到阻值最大处的右端;
由题意,闭合开关后,他将一根导线的一端接电源正极,另一端依次试触a、b、c各接线柱,电流表、电压表示数均为0,说明电源正极和c之外的电路有断路;
当接触到d时,电流表示数仍为0,电路可能断路,电压表开始有示数且为3V,说明电压表与电源连通,则可能是与电压表并联的电路断路了,因电流表及各接线处均完好,故原因是R断路,导致电压表串联在电路中,综上,电路中所有可确定的故障是:滑动变阻器RP(cd间)断路;电阻R断路;
(2)排除故障并将问题元件进行同规格更换,此时R的阻值为5Ω.闭合开关,调节滑片P,使电压表示数到达某一数值,此时电流表示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,该示数为0.4A;
根据串联分压原理可知,将定值电阻由5Ω改接成10Ω的电阻,电阻增大,其分得的电压增大;
探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,即应保持电阻两端的电压不变,根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压,由分压原理,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向右端移动,以保持电压表的示数不变;
(3)将R阻值换成15Ω重复上述*作,根据表中数据,考虑到误差因素,电流与电阻之积为:
UV=IR=0.4A×5Ω=0.20A×10Ω=0.13A×15Ω≈2V为一定值,由此可得:电压一定时,电流与电阻成反比;
电阻两端的电压始终保持UV=2V,根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压:U滑=U﹣UV=3V﹣2V=1V,定值电阻分得的电压为电压表示数的2倍,根据分压原理,当变阻器的最大电阻10Ω连入电路中时,对应的定值电阻最大值为:
R滑=2×10Ω=20Ω<25Ω,换用阻值为25Ω的电阻继续上述实验不可行。
(4)A、因电压表示数不变,即电流与R之积为一定值,故电流随R的变化关系为反比例函数,A错误;
B、换用不同的电阻时,电压表示数不变,B错误;
C、定值电阻的电压为2V,变阻器的电压为1V,由分压原理,变阻器与R的比值为1:2,故变阻器连入电路的电阻与R的关系为一过原点的直线C,C正确;
D、根据P=,定值电阻的功率:
PR=,即电阻的电功率与R之积为一定值,电阻的电功率随R变化关系为反比例函数,D错误。
故选C。
知识点:电流与电压和电阻的关系
题型:实验,探究题
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