某物理學習小組為了探究“電流與電阻的關係”,設計瞭如圖*所示的實驗電路。他們在學校實驗室找來了如下一些實驗器材...
問題詳情:
某物理學習小組為了探究“電流與電阻的關係”,設計瞭如圖*所示的實驗電路。他們在學校實驗室找來了如下一些實驗器材:電壓恆為3V的電源,電流表、電壓表各一隻,一個開關,阻值分別為5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的定值電阻各一個,滑動變阻器“20Ω 1A”一個,導線若干。實驗時連線的電路如圖乙所示。
(1)連線電路前,開關應 (選填“斷開”或“閉合”);
(2)實驗中,改變滑動變阻器阻值的目的是使定值電阻兩端的電壓 ;
(3)將5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的定值電阻分別接入電路中,每一次都控制定值電阻兩端的電壓為2.5V;當拆下5Ω的定值電阻換成10Ω的定值電阻接入電路時,如果保持滑動變阻器滑片的位置不變,會發現電壓表的示數 (選填“大”或“小”)於2.5V,接下來應該移動滑片,使電壓表示數回到2.5V,讀出電流表的示數並記錄資料……通過多次實驗測得多組資料,並利用這些資料得到如圖*所示的電流I隨電阻R變化的圖象,由資料和圖象可以得到的結論是 ;
(4)以上幾次實驗中記錄電錶示數時,當定值電阻消耗的電功率最小時,滑動變阻器接入電路的阻值為 Ω。
【回答】
(1)斷開;(2)保持不變;(3)大;(4)當導體兩端電壓一定時,流過導體電流與導體電阻成反比;(5)4。
【分析】(1)為保護電路,連線電路前,開關應斷開;
(2)探究“電流與電阻的關係”實驗中,要控制電阻的電壓不變;
(3)由分壓原理分析;
由資料和圖象知得出電阻兩端的電壓為一定值得出結論;
(4)因定值電阻的電壓不變,根據P=分析定值電阻消耗的電功率最小的條件,根據歐姆定律求出電路的電流,由串聯電路的規律及歐姆定律得出滑動變阻器接入電路的阻值。
【解答】解:(1)為保護電路,連線電路前,開關應斷開;
(2)探究“電流與電阻的關係”實驗中,要控制電阻的電壓不變,故改變滑動變阻器阻值的目的是使定值電阻兩端的電壓不變;
(3)將5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的定值電阻分別接入電路中,每一次都控制定值電阻兩端的電壓為2.5V;當拆下5Ω的定值電阻換成10Ω的定值電阻接入電路時,如果保持滑動變阻器滑片的位置不變,由分壓原理,會發現電壓表的示數大於2.5V,接下來應該移動滑片,使電壓表示數回到2.5V,讀出電流表的示數並記錄資料……通過多次實驗測得多組資料,並利用這些資料得到如圖*所示的電流I隨電阻R變化的圖象,由資料和圖象知,電阻兩端的電壓始終保持:
UV=IR=0.1A×25Ω=﹣﹣﹣﹣﹣=0.15A×5Ω=2.5V,電流與電阻之積為一定值,故可以得到的結論是:當導體兩端電壓一定時,流過導體電流與導體電阻成反比;
(4)因定值電阻的電壓不變,當定值電阻消耗的電功率最小時,根據P=,即定值電阻取最大值20Ω,由歐姆定律,電路的電流為:I小===0.125A,
由串聯電路的規律及歐姆定律,滑動變阻器接入電路的阻值為:
R滑===4Ω。
【點評】本題探究“電流與電阻的關係”,考查注意事項、控制變數法、資料分析和串聯電路的規律、歐姆定律的運用及電功率公式的運用。
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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