【題目】小華探究“電流與電壓”的關(guān)系,設(shè)計的實驗電路圖如圖1所示,已知電源電壓為3V,定值電阻R1的阻值為5Ω,完成下列題目:

(1)在記錄數(shù)據(jù)時,小華由于粗心,忘記將第三組電壓表示數(shù)填入表格,同學(xué)們可以幫忙算出這里的電壓值應(yīng)該為_____V。

I/A

0.1

0.2

0.3

0.4

U/V

0.5

1.0

_____

2.0

(2)接下來,小華利用上述電路原理圖來探究“電流與電阻”關(guān)系,閉合開關(guān)后移動滑動變阻器使電壓表的讀數(shù)為2V,然后斷開開關(guān),將CD間的電阻R1從5Ω換成10Ω.再閉合開關(guān),此時電壓表的示數(shù)_____(填“大于”、“小于”或“等于”)2V,接下來小華應(yīng)將滑動變阻器的滑片向_____端(填“A”或“B”)移動。

(3)小華在桌子上發(fā)現(xiàn)一個阻值未知的定值電阻。為了測量電阻阻值的大小,小華用這個定值電阻換掉原電路中的R1,調(diào)節(jié)滑動變阻器,電路中電表的示數(shù)如圖2所示,則電壓表的示數(shù)為_____V,電流表示數(shù)為_____A,通過計算可得此定值電阻的阻值為_____Ω,小華認(rèn)為這樣通過一組數(shù)據(jù)直接計算的定值電阻阻值不準(zhǔn)確。為了使得結(jié)果更加準(zhǔn)確,他接下來應(yīng)該_____。

(4)小華用上述電路測小燈泡的電阻,將定值電阻換成一只標(biāo)有“2.5V”的小燈泡,閉合開關(guān)后,調(diào)節(jié)滑動變阻器,某時刻電流如圖3所示,由圖可得小燈泡的電流為_____A,從圖4中小燈泡的U﹣I圖象可知,小燈泡的電阻隨電壓增大而_____。

(5)小華同學(xué)還設(shè)計了如圖5所示的電路,其中電源電壓恒為1.5V,將M,N用導(dǎo)線連接,調(diào)節(jié)滑動變阻器,使電流表指針指在0.5A處,則此時滑動變阻器接入電路的電阻是_____Ω.保持滑動變阻器滑片位置不變,若在M、N之間加入電阻Rx,電流表示數(shù)如圖3所示,則電阻Rx阻值是_____

(6)實驗時某小組同學(xué)利用一只電流表和最大阻值為R0的滑動變阻器完成對未知電阻Rx的測量。如圖6所示是他們按照設(shè)計連接的部分實驗電路。

①請你依據(jù)下面的實驗步驟,用面筆線代替導(dǎo)線,將實驗電路連接完整。(只添加一條導(dǎo)線)

_____________

實驗步驟:

A.開關(guān)S1和S2都斷開,將變阻器的滑片P移到阻值最大處,觀察到電流表無示數(shù);

B.保持滑片P位置不動,只閉合開關(guān)S1時,讀取電流表的示數(shù)為I1;

C.再閉合開關(guān)S2時,讀取電流表的示數(shù)為I2(I2>I1)。

②請你用I1、I2和R0表示Rx,則Rx_____

【答案】1.5 大于 A 2 0.5 4 多次測量取平均值 0.3 增大 3

【解析】

(1)根據(jù)表格中電流和電壓的關(guān)系分析;(2)根據(jù)控制變量法,研究電流與電阻的關(guān)系時,需控制定值電阻的電壓相同,當(dāng)換上大電阻時,根據(jù)分壓原理確定電壓表示數(shù)的變化,由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律結(jié)合分壓原理確定滑片移動的方向;(3)因電源電壓為3V,故圖中電壓表選用小量程,由分度值讀數(shù)為;由圖3知,電流表選用小量程,由分度值讀出電流大小,由歐姆定律求定值電阻的阻值;為了使得結(jié)果更加準(zhǔn)確,應(yīng)該多次測量取平均值;

(4)根據(jù)電流表選用的量程確定分度值讀數(shù),由圖4知,通過燈的電流隨電壓的增大而增大,根據(jù)P=UI,結(jié)合因燈絲的電阻隨溫度的升高而變大分析;(5)由已知條件,根據(jù)歐姆定律I=求此時滑動變阻器接入電路的電阻;根據(jù)電流表示數(shù)如圖3所示可知此時電流大小,由電阻的串聯(lián)規(guī)律和歐姆定律求電阻Rx阻值:(6)根據(jù)實驗步驟,結(jié)合電路圖和兩次實驗的規(guī)律寫出表達(dá)式。

(1)定值電阻R1的阻值為5Ω,由表格中的信息可知,當(dāng)電壓變?yōu)樵瓉淼膸妆稌r,電流就會變?yōu)樵瓉淼膸妆,故表格中的?shù)據(jù)為1.5V;

(2)根據(jù)串聯(lián)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,電壓表示數(shù)大于2V;探究電流與電阻的實驗中應(yīng)控制電壓不變,即應(yīng)保持電阻兩端的電壓不變,根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律可知應(yīng)增大滑動變阻器分得的電壓,由分壓原理,應(yīng)增大滑動變阻器連入電路中的電阻,所以滑片應(yīng)向B端移動,使電壓表的示數(shù)為2V。

(3)電路中電表的示數(shù)如圖2所示,因電源電壓為3V,故圖中電壓表選用小量程,分度值為0.1V,電壓表的示數(shù)為2V;由圖3知,電流表選用小量程,分度值為0.02A,電流表示數(shù)為0.5A,由歐姆定律,此定值電阻的阻值為:R2=4Ω,通過一組數(shù)據(jù)直接計算的定值電阻阻值不準(zhǔn)確;為了使得結(jié)果更加準(zhǔn)確,他接下來應(yīng)該移動滑動變阻器的滑片多次測量取平均值;

(4)小華將定值電阻換成一只標(biāo)有“2.5V”的小燈泡,閉合開關(guān)后,調(diào)節(jié)滑動變阻器,某時刻電流如圖3所示,電流表選用小量程,分度值為0.02A,由圖可得小燈泡的電流為0.3A,由圖4知,通過燈的電流隨電壓的增大而增大,根據(jù)P=UI,燈的功率隨電壓的增大而增大,燈絲的溫度升高,因燈絲的電阻隨溫度的升高而變大,故燈絲的電阻變大,故小燈泡的電阻隨電壓增大而增大;

(5)電源電壓恒為1.5V,將M,N用導(dǎo)線連接,調(diào)節(jié)滑動變阻器,使電流表指針指在0.5A處,根據(jù)歐姆定律I=,則此時滑動變阻器接入電路的電阻:,保持滑動變阻器滑片位置不變,若在M、N之間加入電阻Rx,電流表示數(shù)如圖3所示,此時電流大小I2=0.3A,由電阻的串聯(lián)規(guī)律和歐姆定律,則電阻Rx阻值:

(6)①并聯(lián)電阻小于其中任一電阻,在電壓不變時,電阻越小,電流越大,因I2>I1,說明閉合開關(guān)S1、S2時R與Rx并聯(lián),只閉合開關(guān)S1時,只有R接入電路中,由此連接實物,如下圖所示:

②只閉合開關(guān)S1時,只有R接入電路中,且R最大阻值為R0,電流表測通過通過R的電流,

所以電源電壓U=I1R0

閉合開關(guān)S1、S2時兩者并聯(lián),電流表測并聯(lián)的總電流,因R的電壓始終為電源電壓,且滑片位置不動,R電阻大小不變,由歐姆定律,通過R的電流大小不變,根據(jù)并聯(lián)電路電流的規(guī)律,通過Rx的電流:

Ix=I2﹣I1,

所以Rx。

故答案為:(1)1.5;(2)大于;A;(3)2;0.5;4;多次測量取平均值;(4)0.3;增大;(5)3;2Ω;(6)①如上所示;②。

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A. B.

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A. 圖線A是電阻R1的I﹣U關(guān)系圖象

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A. 兩燈均正常發(fā)光時,甲燈的電阻小于乙燈的電阻

B. 兩燈均正常發(fā)光時,甲燈的功率等于乙燈的功率

C. 若將兩燈位置對換,則乙燈亮度比甲燈亮度大

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