欣欣利用如图*所示的电路,探究通过“导体的电流跟电阻的关系”。实验器材:电源(电压恒为4.5V),电流表、电压...
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欣欣利用如图*所示的电路,探究通过“导体的电流跟电阻的关系”。 实验器材:电源(电压恒为 4.5V),电流表、电压表各一只,开关,三个定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω),两只滑动变阻器(*“10Ω 2A”、乙“20Ω 1A”),导线若干。
(1)用笔画线代替导线完成图*电路的连接;
(_____________)
(2)实验中欣欣发现,无论怎样移动滑动变阻器的滑片,两电表的指针始终处于图乙所示的状态,则电路故障可能是_______;
(3)排除故障后,多次改变 R 的阻值,根据实验数据画出如图*所示的 I-R 图像,得 到的结论是_______ ;
(4)在上述实验中,欣欣用 10Ω的电阻替换5Ω的电阻,为了完成实验,他应该将滑 动变阻器的滑片向 ______ 端移动(选填“A”或“B”),使电压表示数为______________V;
(5)当欣欣改用 15Ω的电阻继续实验时,发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片,都无法使电压表的示数达到实验要求的值,则欣欣选用的滑动变阻器的规格是______(选填“*”或“乙”),如果串一个定值电阻就能完成实验,那么这个定值电阻的范围是________;
(6)除了更换滑动变阻器的方案以外,欣欣想到原有器材不变,调整定值电阻两端的 电压也可以完成实验,他应控制定值电阻两端的电压范围是________。
【回答】
定值电阻断路 在电压不变时,通过导体的电流与电阻成反比 A 2.5 * 2~12Ω 2.7V∼3V
【详解】
(1)将电压表并联在定值电阻的两端,如图所示;
(2)乙图中,左表为电压表,示数满偏,说明电压表与电源连通;右边为电流表示为0,说明电路断路或总电阻很大,由此可知,与电压表并联的定值电阻断路了。
(3)由图*所示图象可知:通过电阻的电流与电阻值的乘积为2.5保持不变,是一个定值,这说明:在电压不变时,电流与电阻成反比。
(4)根据图*所示的I−R图象知,电阻两端的电压
U=IR=5V×0.5A=2.5V
闭合开关发现电压表的示数变大,为保持电阻的电压不变,应增加变阻器分得的电压,根据分压原理可知,应增大变阻器连入电路中的电阻,他应该将滑动变阻器的滑片向A端移动,使电压表示数为2.5V。
(5)当用15Ω的电阻继续实验时,即使将“10Ω2A”的变阻器变阻器的全部电阻10Ω连入电路,由欧姆定律,此时电路中的电流
I== =0.18A
电压表的最小示数
U小=IR=0.18A×15Ω=2.7V>2.5V
所以,他发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片,都无法使电压表的示数达到实验要求的值,则小明选用的滑动变阻器的规格是*“10Ω2A”。
如果串一个定值电阻就能完成实验,则滑动变阻器取最大值10Ω时,R串最小,即满足
UR=R=2.5V
即
15Ω=2.5V
解得R串最小=2Ω;
滑动变阻器取最小值0时,R串最大,即满足
UR=R=2.5V
即
15Ω=2.5V
解得R串最大=12Ω,故这个定值电阻的范围是212Ω。
(6)由(5)知,使用“10Ω2A”的滑动变阻器时,电压表能达到的最小示数为2.7V;电压表量程为0∼3V,当电压表示数U大=3V时, 滑动变阻器分得的电压
U滑2=4.5V−3V=1.5V
当定值电阻为15Ω时,根据分压原理有
=
则
R滑=×15Ω=×15Ω=7.5Ω
该滑动变阻器能满足要求,所以,电压表的最大示数可以为3V;
综上,除了更换滑动变阻器的方案以外,小明想到原有器材不变,调整定值电阻两端的电压也可以完成实验,他应控制定值电阻两端的电压范围是2.7V∼3V。
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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