现有下列器材:学生电源(6V),电流表(0~0.6A,0~3A)、电压表(0~3V,0~15V)、定值电阻(5...
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现有下列器材:学生电源(6V),电流表(0~0.6A,0~3A)、电压表(0~3V,0~15V)、定值电阻(5Ω、10Ω、20Ω各一个)、开关、滑动变阻器和导线若干,小明利用这些器材探究“电压不变时,电流与电阻的关系”.
(1)请根据实验目的,用笔画线代替导线将图*所示的实物连接成完整电路.(要求滑片向右移动时,电压表示数变大导线不允许交叉)__________.
(2)闭合开关试触时,发现电流表无示数,移动滑动变阻器的滑片P,电压表示数始终接近电源电压,造成这一现象的原因可能是_____.
(3)排除故障后,闭合开关,当选用5Ω的电阻时,移动滑片,使电流表示数如图乙所示,记为0.5A;以后每更换一个阻值更大的电阻后,都应将滑动变阻器的滑片向_____(选填“A”或“B”)端移动,使电压表的示数为_____V,同时记下对应的电流值.
(4)为完成整个实验,应该选取哪种规格的滑动变阻器_____(填写编号).
A.50Ω0.4A B.30Ω1.0A C.20Ω1.0A
(5)根据实验数据,小明利用描点法做出了如图*所示的I﹣R图象,由于此图线为曲线,小明认为不便直观判断I与R的定量关系,于是对图象中的坐标进行了巧妙变换,从而直观判断出了I与R的关系,你认为小明的改进方法是_____.
(6)根据小明的改进图象,可以得出的实验结论为_____.
【回答】
见解析: 电阻R断路; A 2.5 B 作电流与电阻倒数的图像; 电压不变时,电流I与电阻的倒数成正比.
【分析】
(1)滑片向右移动时,电压表示数变大,电流变大,变电阻减小,离下接线柱近,滑动变阻器与电阻串联,电压表与电阻并联;
(2)若电流表无示数,说明电路可能断路;移动滑动变阻器的滑片,电压表示数接近电源电压,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的支路以外的电路是完好的,则与电压表并联的电阻断路了;
(3)根据控制变量法,研究电流与电阻的关系时,需控制定值电阻的电压相同,当换上大电阻时,根据分压原理确定电压表示数的变化,由串联电路电压的规律结合分压原理确定滑片移动的方向;
(4)探究电流与电阻的关系,应保持电阻两端的电压不变;根据串联电路电压的规律求出变阻器分得的电压,根据分压原理,求出当接入20Ω电阻时变阻器连入电路中的电阻,确定变阻器的规格;
(5)(6)根据可知,电压保持不变时,电流与电阻成反比关系;因,即电压保持不变时,电流I与电阻的倒数成正比分析,得出结论.
【详解】
(1)滑片向右移动时,电压表示数变大,电流变大,变电阻减小,离下接线柱近,滑动变阻器与电阻串联,电压表与电阻并联,如下所示:
(2)电路连接正确后,闭合开关试触时,发现电流表无示数,说明电路可能断路;移动滑动变阻器的滑片,电压表的示数始终接近电源电压,说明电压表与电源连通,则可能是电阻R断路;
(3)由图中数据知,电阻与对应的电流之积:,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,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A端移动,使电压表的示数为2.5V;读出电流表示数;
(4)由图知,电阻两端的电压始终保持2.5V,根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压:,变阻器分得的电压为电压表示数的,则当接入20Ω的最定值电阻时,变阻器连入电路中的电阻为:
,故为了完成整个实验,应该选取最大阻值至少28Ω、最大电流为0.5A的滑动变阻器,故选B.
(5)小明做出了如图所示的I-R图像,由于此图线为曲线,不便直观判断I与R的定量关系,根据,可知,电压不变时,电流I与电阻的倒数成正比,故将横坐标R变为,从而直观判断出了I与R的关系.
(6)根据小明的改进图像,可以得出的实验结论:电压不变时,电流I与电阻的倒数成正比.
故*为(1)如上所示:(2)电阻R断路;(3)A;2.5;(4)B;(5)作电流与电阻倒数的图像;(6)电压不变时,电流I与电阻的倒数成正比.
【点睛】
本题探究“电压不变时,电流与电阻的关系”,考查电路的连接、数据分析、控制变量法、*作过程和对器材的要求.
知识点:控制变量法
题型:实验,探究题
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