小明用如圖*所示電路探究電流與電阻的關係,電源電壓3V,電阻R有4個阻值(5Ω、10Ω、15Ω、25Ω)供選用...
問題詳情:
小明用如圖*所示電路探究電流與電阻的關係,電源電壓3V,電阻R有4個阻值(5Ω、10Ω、15Ω、25Ω)供選用,滑動變阻器Rp規格為“10Ω 2A”。
(1)開關閉合前,應將滑動變阻器滑片P移到最 (左/右)端;閉合開關後,小明發現電流表、電壓表示數均為0,他將一根導線的一端接電源正極,另一端依次試觸a、b、c、d各接線柱,當接觸到d時,電壓表開始有示數且為3V,電流表示數仍為0,經進一步檢查,電流表及各接線處均完好,則電路中所有可確定的故障是 。
(2)排除故障並將問題元件進行同規格更換,此時R的阻值為5Ω.閉合開關,調節滑片P,使電壓表示數到達某一數值,此時電流表示數如圖乙所示,該示數為 A.接著將R阻值換成10Ω,向 (左/右)端移動滑動變阻器滑片,以保持電壓表的示數不變。
(3)將R阻值換成15Ω重複上述*作。三組資料如表所示,由此可得:電壓一定時,電流與電阻成 。為提高結論的可靠*,換用阻值為25Ω的電阻繼續上述實驗,是否可行? (可行/不可行)
(4)下列圖象中,能大致反映本實驗中各物理量之間關係的是
【回答】
(1)右;滑動變阻器RP(cd間)斷路;電阻R斷路;(2)0.4;右;(3)反比;不可行;(4)C。
【解答】(1)開關閉合前,應將滑動變阻器滑片P移到阻值最大處的右端;
由題意,閉合開關後,他將一根導線的一端接電源正極,另一端依次試觸a、b、c各接線柱,電流表、電壓表示數均為0,說明電源正極和c之外的電路有斷路;
當接觸到d時,電流表示數仍為0,電路可能斷路,電壓表開始有示數且為3V,說明電壓表與電源連通,則可能是與電壓表並聯的電路斷路了,因電流表及各接線處均完好,故原因是R斷路,導致電壓表串聯在電路中,綜上,電路中所有可確定的故障是:滑動變阻器RP(cd間)斷路;電阻R斷路;
(2)排除故障並將問題元件進行同規格更換,此時R的阻值為5Ω.閉合開關,調節滑片P,使電壓表示數到達某一數值,此時電流表示數如圖乙所示,電流表選用小量程,分度值為0.02A,該示數為0.4A;
根據串聯分壓原理可知,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驗中應控制電壓不變,即應保持電阻兩端的電壓不變,根據串聯電路電壓的規律可知應增大滑動變阻器分得的電壓,由分壓原理,應增大滑動變阻器連入電路中的電阻,所以滑片應向右端移動,以保持電壓表的示數不變;
(3)將R阻值換成15Ω重複上述*作,根據表中資料,考慮到誤差因素,電流與電阻之積為:
UV=IR=0.4A×5Ω=0.20A×10Ω=0.13A×15Ω≈2V為一定值,由此可得:電壓一定時,電流與電阻成反比;
電阻兩端的電壓始終保持UV=2V,根據串聯電路電壓的規律,變阻器分得的電壓:U滑=U﹣UV=3V﹣2V=1V,定值電阻分得的電壓為電壓表示數的2倍,根據分壓原理,當變阻器的最大電阻10Ω連入電路中時,對應的定值電阻最大值為:
R滑=2×10Ω=20Ω<25Ω,換用阻值為25Ω的電阻繼續上述實驗不可行。
(4)A、因電壓表示數不變,即電流與R之積為一定值,故電流隨R的變化關係為反比例函式,A錯誤;
B、換用不同的電阻時,電壓表示數不變,B錯誤;
C、定值電阻的電壓為2V,變阻器的電壓為1V,由分壓原理,變阻器與R的比值為1:2,故變阻器連入電路的電阻與R的關係為一過原點的直線C,C正確;
D、根據P=,定值電阻的功率:
PR=,即電阻的電功率與R之積為一定值,電阻的電功率隨R變化關係為反比例函式,D錯誤。
故選C。
知識點:電流與電壓和電阻的關係
題型:實驗,探究題
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