【題目】小明同學(xué)用如圖甲所示的電路,探究“電流與電壓和電阻的關(guān)系”,電源電壓15V保持不變,滑動變阻器的規(guī)格是“ 1A”,滿足測量需求的電流表、電壓表各一個,阻值為、 、 、 的定值電阻各1個。

(1)連接電路時開關(guān)應(yīng)處于_____(填“斷開”或“閉合”)狀態(tài)。

(2)根據(jù)圖甲所示的電路圖,將圖乙所示的實物圖連接完整,要求閉合S后,滑片P向左移動時電流表示數(shù)變大。

________

(3)小明先探究“電阻一定時,電流與電壓的關(guān)系”,他將阻值為的定值電阻作為接入電路,閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片,測出電阻兩端電壓及對應(yīng)電流,記錄在下表中。

實驗次序

1

2

3

4

3.0

4.0

5.0

6.0

0.30

0.41

0.59

①第3次實驗時,電流表的讀數(shù)如圖丙所示,則此時流經(jīng)電阻的電流為_____A。

②分析數(shù)據(jù),可以得出結(jié)論:在電阻一定的情況下,通過導(dǎo)體的電流和導(dǎo)體兩端的電壓成_____

(4)小明再探究“電壓U0一定,電流與電阻的關(guān)系”。

他將10Ω的電阻接入電路,閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑片P到適當(dāng)位置,讀出電流表示數(shù)記入下表中。

斷開開關(guān),小明用20Ω的電阻代替10Ω的電阻,閉合開關(guān),移動滑片P使滑動變阻器接人電路的阻值_____(填增大減小),他這樣做的目的是:_____。

實驗次序

1

2

3

4

R

10

20

30

40

I/A

0.60

0.30

0.20

0.15

③老師指出上表的數(shù)據(jù)中有一組數(shù)據(jù)不符合實際,你認(rèn)為這是實驗次序_____的數(shù)據(jù)。

④若不更換實驗器材和電路,在實驗過程中小明為了能夠利用上述4個定值電阻,順利得到4I、R數(shù)據(jù)、完成實驗,所保持不變的電壓U0的取值范圍應(yīng)滿足_____。

【答案】斷開; ; 0.5 正比; 增大; 控制定值電阻兩端的電壓一定; 4; 6.67V~10V

【解析】

(1)[1]連接電路時開關(guān)應(yīng)處于斷開狀態(tài);

(2)[2]滑片P向左移動時電流表示數(shù)變大,即電阻變小,故變阻器左下接線柱連入電路中,由表中數(shù)據(jù),電壓表示數(shù)為:

故電壓表選用大量程與電阻并聯(lián),連接如圖所示:

(3)[3]3次實驗時電流表的讀數(shù)如圖丙所示,電流表選用大量程,分度值為0.1A,則此時流經(jīng)電阻的電流為0.5A;

[4]分析數(shù)據(jù),考慮到誤差因素,電壓與電流之比:

,

故可以得出結(jié)論:在電阻一定的情況下,通過導(dǎo)體的電流和導(dǎo)體兩端的電壓成正比;

(4)[5][6]根據(jù)串聯(lián)分壓原理可知,將定值電阻由改接成的電阻,電阻變大,其分得的電壓增大;探究電流與電阻的實驗中應(yīng)控制電阻兩端的電壓不變,根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律,移動滑片使滑動變阻器接入電路阻值變大,所以他這樣操作的目的是控制定值電阻兩端的電壓一定;

[7]因電源電壓15V保持不變,滑動變阻器的規(guī)格是“ ”,即變阻器的最大電阻為,在第4次實驗中,根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律,電路的最小電流為:

,

大于故實驗次序4的數(shù)據(jù)不符合實際;

[8]滑動變阻器的規(guī)格是“”,表示變阻器允許的最大電流為1A,因電流表選用大量程03A,根據(jù)串聯(lián)電路電流的規(guī)律,電路中允許通過的最大電流為1A,由歐姆定律的變形公式,此時電路中的總電阻最小,所對應(yīng)的定值電阻為最小電阻:,此時變阻器連入電路中電阻最小,分得的電壓最小,故電壓表的最大示數(shù)為:

當(dāng)變阻器的最大電阻連入電路中時,變阻器分得的電壓最大,根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律,電壓表示數(shù)最小為,根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律和分壓原理:

當(dāng)變阻器的最大電阻為接入電路中時,對應(yīng)的定值電阻最大為

解得控制的最小電壓;

所以U0的取值范圍應(yīng)滿足

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(3)排除故障后,她測出了L1、L2支路和干路上的電流分別為I1、I2和I,電流表示數(shù)如圖中甲、乙、丙所示,可讀出:I1=0.5A,I2=________A,I=________A。根據(jù)測量結(jié)果,在誤差允許范圍內(nèi),你認(rèn)為并聯(lián)電路中干路電流和各支路電流的關(guān)系是:________________。(寫出關(guān)系式即可)

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(2)通電一段時間后,可以觀察到B瓶中溫度計的示數(shù)高,表明 ______ 絲的發(fā)熱功率較大。

(3)通電后,溫度計的示數(shù)升高,這種現(xiàn)象是由電流的 ______ 效應(yīng)引起的,這時煤油的內(nèi)能 ______ (選填增加”、“減小不變”)

(4)實驗表明:在 ______ 相同的情況下, ______ ,產(chǎn)生熱量越多。

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C.電壓表V1示數(shù)變小,電壓表V2示數(shù)變小,電流表示數(shù)變小

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