17.1 电流与电压和电阻的关系
一.选择题(共11小题)
1.在探究“电流与电阻关系”实验中,某同学根据实验数据作出如图所示的图象,下列说法正确的是( )
A.导体中的电流与导体的电阻成正比
B.电源至少选用两节新干电池
C.换用2Ω电阻做实验时,需要更换电压表量程
D.多次实验是为了求平均值,以减小实验误差
2.用如图所示电路研究电流跟电压的关系。为了改变定值电阻R两端电压,设计了三种方案。
甲:多节干电池串联接入MN;
乙:电池与滑动变阻器串联接入MN;
丙:电池先后与不同定值电阻R′串联接入MN。
可行的方案是( )
A.仅有甲 B.仅有乙
C.仅有甲、乙两种 D.甲、乙、丙都可行
3.在探究“电流与电阻关系”的实验中,电源电压保持不变,每次实验中大小都发生改变的是( )
A.定值电阻两端的电压
B.滑动变阻器两端的电压
C.电压表与电流表示数的比值
D.定值电阻与滑动变阻器两端电压之比
4.小明在探究“电阻一定时,电流与电压关系”的实验中,连接了如图所示的电路,正准备闭合开关,旁边的小兰急忙拦住他,说接线错了且只要改接一根导线就可以。请你帮助小明指出错误的接线以及正确的改法是( )
A.导线①错了,应将导线①左端改接在电压表最右边的接线柱
B.导线②错了,应将导线②上端改接在电流表中间的接线柱
C.导线③错了,应将导线③上端改接在电压表最左边的接线柱
D.导线④错了,应将导线④上端改接在滑动变阻器左上的接线柱
5.小红同学在“探究通过导体的电流与其两端电压的关系”时,作出了如图所示的图象,下列说法中正确的是( )
A.甲、乙的电阻大小关系:R甲>R乙
B.导体两端的电压为零时,导体的电阻也为零
C.将甲、乙两导体并联接到电压为2V的电源上,干路中的电流为0.6A
D.根据图象可得出结论:同一导体两端的电压与通过它的电流成正比
6.在探究“通过导体中的电流与电阻之间关系”的实验中,实验器材:电源(4.5V)、电流表(量程0﹣0.6A)、电压表(量程0﹣3V)、三个定值电阻(R1=5Ω,R2=10Ω,R3=20Ω),滑动变阻器R标有“30Ω1A”字样。如图所示,当在a、b两点间接入定值电阻R1,闭合开关,移动滑片P,使电压表示数为2.5V,读出电流表的示数。断开开关,将R1换成R2后,接下来应该进行的操作是( )
A.闭合开关,直接读出电流表的示数
B.将滑片移动至阻值最大的位置后再闭合开关
C.闭合开关,将滑片P向右移动,保持电压表示数2.5V不变
D.闭合开关,将滑片P向左移动,保持电压表示数2.5V不变
7.某同学在探究“电流跟电压、电阻的关系”时,根据收集到的数据画出了如图所示的I﹣R图象,下列结论与图象相符的是( )
A.电压一定时,电流随着电阻的增大而减小
B.电阻一定时,电压随着电流的增大而增大
C.电阻一定时,电流随着电压的增大而增大
D.电压一定时,电阻随着电流的增大而减小
8.某同学利用如图所示的电路探究“电流与电压、电阻的关系”,有关对应实验中滑动变阻器的作用和操作说法正确的是( )
A.实验开始前,选取合适的实验仪器,不需要考虑滑动变阻器的规格
B.实验开始时,滑动变阻器的滑片处于最小阻值处,作用是保护电路
C.在探究通过导体的电流与导体两端电压关系时,可调节滑片使电压表的示数产生变化
D.在探究通过导体的电流与导体的电阻关系时,因为要控制其它变量,所以滑片不能动
9.在“探究电流与电阻的关系”的实验中,下列说法不正确的是( )
A.实验中采用的主要科学研究方法是“控制变量法”
B.滑动变阻器的作用是在多次测量过程中,保持这段导体两端电压值不变
C.换用不同的定值电阻得到多组数据,是为了“避免造成规律的偶然性”
D.经过测量得出的结论是“电压相等时,这段导体的电阻与通过的电流成反比
10.沈青同学用如图甲所示的电路探究“电流与电阻的关系”。电源电压不变,实验数据如下表,若第四次实验时将定值电阻的阻值由15Ω调为某一阻值后,电流表的示数如图中乙所示,则调换的电阻为( )
实验次数 1 2 3 4
电阻R/Ω 5 10 15
电流I/A 1.2 0.6 0.4
A.20Ω B.25Ω C.30Ω D.40Ω
11.在探究“电压一定时,电流与电阻关系”的实验中,电路如图所示。先在A、B间接入5Ω的定值电阻R,移动滑片P,使电压表示数为2V,读出电流表示数。接着取下5Ω的电阻分别换上10Ω、15Ω的定值电阻,移动滑片,使电压表示数仍为2V.但小华在实验中,当换上15Ω的定值电阻时,无任怎样移动滑片,电压表示数都不能回到2V.对此现象,下列分析正确的是( )
A.15Ω电阻太小,换一个更大的定值电阻,继续实验
B.将三个电阻按15Ω、10Ω、5Ω的由大到小的顺序接入进行实验,可以避免这种现象
C.变阻器的最大阻值太大,换一个最大阻值小一点的变阻器继续实验
D.在第一次接入5Ω的定电阻时,移动滑片,使电压表示数为定值2.5V,继续实验
二.填空题(共5小题)
12.在探究“通过导体中的电流与电阻之间的关系”实验中,实验器材:电源(4.5V)、电流表(0﹣0.6A)、电压表(0﹣3V)、三个定值电阻(R1=5Ω、R2=10Ω、R3=20Ω、),滑动变阻器(30Ω1A)。如图所示,当在a、b两点间接入定值电阻R1,闭合开关,移动滑片P,使电压表示数为2.5V,读出电流表的示数。断开开关,将R1换成R2后,再次闭合开关,观察到的现象是 ,接下来的操作是 。
13.小明利用图甲所示的电路探究“通过导体的电流与电阻的关系”,根据实验的数据绘出了I﹣图象图乙。由图象可知,导体两端的电压为 V;当电流为0.2A时,导体的电阻为 Ω。
14.小刚同学用如图所示电路探究“一段电路中电流跟电阻的关系”。在实验过程中,当小刚把A、B两点间的电阻R1由5Ω更换为10Ω后,为了控制变量,他应该采取的操作是 。
15.小文在探究“电流跟电压的关系”时,连接了如图的电路,实验中需要控制 不变,改变电压。在此电路基础上,不增减器材,改变电压的操作是:闭合开关, 。
16.某同学利用如图所示的电路探究“电流与电阻的关系”实验,开始时,把滑动变阻器的滑片移到阻值最大处,作用是 ,为了达到实验目的,实验过程中必须保持 不变,可以通过改变 来控制。
三.实验探究题(共17小题)
17.小月和小亮在探究“欧姆定律”的实验,用电阻箱代替定值电阻,电路如图甲所示,已知电源电压恒为6V,电阻箱R1规格为“0~999.9Ω”,滑动变阻器R2的规格为“50Ω 1A”。
(1)小月在探究电流与电阻关系时,分别将R1调到5Ω、10Ω、15Ω和20Ω接入电路,调节R2使电压表示数均为2V,记下对应电流值,依据数据作出I﹣R图象,如图乙所示,根据实验目的分析图象可得出结论 。
(2)小月继续探究电流与电压关系,调节R1和R2的阻值,获取了第一组数据,电压表示数如图丙所示,该电压为 V.接着他保持R2的滑片位置不动,调节R1的阻值,又测得三组数据,如表所示,他分析实验数据后发现通过R1的电流与其两端电压不成正比,请指出实验中存在的问题 。
试验次数 电压U/V 电流I/A
1 0.3
2 4.0 0.20
3 4.5 0.15
4 5.0 0.10
(3)正在他准备重新实验时,小亮巧妙处理了实验数据,做出了某个元件的I﹣U图象,顺利得出了正确结论,请你帮他们在图丁中画出该图象。
(4)与两实验中使用电阻箱实现多次测量的目的相同的是 。
A.测量定值电阻的阻值
B.探究平面镜成像的特点
18.某实验小组用图甲所示电路进行“探究电流与电阻的关系”实验。
(1)请将图甲连接完整,要求滑动变阻器滑片向右移动时电阻变大。
(2)闭合开关前,滑动变阻器滑片P应该位于 端(选填“A”或“B”)。
(3)闭合开关后,同学们发现,无论怎样调节滑动变阻器的滑片,电流表始终没有示数,电压表示数接近电源电压,原因可能是 。
(4)排除故障后,先将5Ω定值电阻接入电路,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为某一定值,此时电流表的示数如图乙所示,为 A。
(5)接下来断开开关,取下5Ω的定值电阻,换成10Ω的定值电阻,闭合开关,应向 (选填“A”或“B”)端移动滑片,直至电压表示数为 V时,读出电流表的示数。再更换20Ω定值电阻继续实验,实验数据记录在表格中。由实验数据可知:当导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成 。
实验次数 1 2 3
R/Ω 5 10 20
I/A 0.2 0.1
(6)该小组想用一块电流表和一个定值电阻R0,测未知电阻Rx的阻值。于是他们设计了如图丙所示的电路图,并进行如下实验操作:
①闭合S和S1,此时电流表的示数为I1。
②闭合S断开S1,此时电流表的示数为I2。
③请用已知量R0和测出量I1、I2表示出未知电阻Rx的表达式,则Rx= 。
19.利用所学知识完成下面的电学实验。
探究电流与电阻关系
(1)用四个定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω)、电压恒为8V的电源、“40Ω 1A”的滑动变阻器、量程为0~0.6A的电流表和量程合适的电压表连接了如图甲所示电路。闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片调至最 (填“左”或“右”)端。实验中分别将四个定值电阻单独接入电路,并调节滑动变阻器的滑片,控制定值电阻两端电压保持不变并记录对应的电流值,为了完成四次实验,实验中定值电阻两端控制不变的电压最高不应超过 V。
(2)根据实验数据绘制了如图乙所示的图象,通过分析图象得出结论:当 一定时,通过导体的电流与导体的电阻成 。
20.小明和同学们探究“电流与电阻的关系”的实验:
(1)小明选择了如下器材:电源(电压恒为4.5V)、滑动变阻器“20Ω 2A“、电流表、电压表、开关、定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的各一个)、导线若干。
①小明在检查实验仪器时,发现电流表的指针偏向“0”刻度线的左侧,小明应 ;
②请用笔画线代替导线帮助小明完成图甲电路的连接;
③开关闭合前,小明应将滑动变阻器的滑片置于 (选填“A”或“B“)端;闭合开关后,发现电流表有示数,电压表示数为零。经检查,电流表、电压表正常且连接完好,则电路存在的故障可能是 。
④排除故障后,小明先将5Ω电阻接入电路,调节滑动变阻器滑片使电阻两端的电压为2V,再将5Ω电阻换成10Ω电阻后,小明接下来的操作是 ;当把10Ω的电阻换成20Ω的电阻后,无论怎样调节滑动变阻器滑片都无法使电压表示数达到控制值,说明 。
⑤更换器材后重新实验,小明得出的结论是:当电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成 比。
(2)上述实验结束后,小明和同学们想要测量额定电流为0.3A小灯泡的额定功率,却发现电压表已经损坏,
于是他们利用“20Ω 2A”的滑动变阻器以及原有器材,又设计了如图乙所示电路,测量过程如下:
① (填开关通断情况),移动滑动变阻器的滑片,当电流表的示数为0.3A时,小灯泡正常发光;
②保持滑动变阻器的滑片位置不动, (填开关通断情况),记下电流表的示数为0.3A;
③则小灯泡的额定电功率为 W。
21.在“探究电流与电压的关系”的实验中,小明设计了如图甲所示的电路图。
(1)小明探究通过定值电阻的电流与其两端电压的关系。 ①在连接实验电路时,开关应 ;
②实验过程中,小明调节滑动变阻器使电压表的示数为1V,记录此时电流表的示数;接着他向 (选填“A”或“B”)端移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数增大为2V,记录此时电流表的示数;继续移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数为3V,记录此时电流表的示数。小明分析所测数据,得出结论:在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比:
③此实验中多次测量的目的与下面的 (选填“A”或“B”)实验中多次测量的目的相同。
A.探究串联电路的电压规律
B.测量定值电阻的阻值
(2)如图乙所示,小明将定值电阻换成额定电压为2.5V的小灯泡,探究通过小灯泡的电流与其两端电压的关系。
①小明闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,发现小灯泡发光,但是电压表的示数始终为0V.经检查后发现是电路中一根导线断路,则发生断路的导线是a、b、c、d中的 (填字母);
②更换导线后,小明完成了三次实验测量,并把数据填写在表格中。其中第一次测量时,电流表的示数如图丙所示,此时的电流为 A;
次数 电压U/V 电流I/A
1 1.5
2 2.0 0.28
3 2.5 0.30
③又进行了几次实验后,小明根据实验测得的数据,绘制出小灯泡的I﹣U图象应与图丁中图象 (选填“a”或“b”)相似。
22.小兵利用图1电路来探究电流与电阻的关系,他在实验中控制电压表示数为U0不变,相关器材规格已在图中标明。
(1)请用笔画线代替导线将电压表接入电路;
(2)开关闭合前,滑动变阻器的滑片应置于图中最 (选填“左”或“右”)端;
(3)闭合开关,将电阻箱调至某阻值,调节滑动变阻器时,他发现电压表示数始终为零而电流表示数有明显变化,经检查是由于某处被短路而造成的,被短路的是 ;
(4)小兵调节电阻箱阻值R,进行多次实验,所绘制的I与关系图线如图2所示,由此可知U0=
V,实验结论是:在电压一定时, ;
(5)若由于电池电量不足,小兵换用4.5V电源后继续实验,进行了如下操作:
①将电阻箱阻值先调至4Ω进行实验,实验完成后断开开关;
②再将电阻箱阻值调至15Ω后,闭合开关进行实验;
则由于小兵在上述操作中的一个疏漏,将会导致 。
(6)小华利用图1电路和器材也对电流与电阻的关系进行了探究在5Ω~25Ω范围内,他将电阻箱阻值R调至5个不同的值分别进行了实验,则他根据实验数据描点所绘制的与I与关系图线不可能是图3中的 (选填“甲”或“乙”),理由是 。
23.小飞在做“探究电流与电压、电阻的关系”实验时,淮备了以下器材:两节新的干电池,电流表、电压表、滑动变阻器、定值电阻(5Ω,10Ω,15Ω,20Ω)、开关、导线若干。
(1)在按电路图连接实物时,开关必须处于 状态;在实物图中,滑动变阻器的滑片要移到 (选填“最右端”或“最左端”)。
(2)图1是小飞连接好的实验电路,闭合开关后,他发现移动滑片的过程中,电流表的示数 ,电压表的示数 。(选填“变大”、“变小”或“不变”)
(3)小冲在一旁观察后指出小飞没有按照电路图正确连接实物,请你在实物图上对连接错误的一根导线打“×”,并用笔补画一根线代替导线将电路连接正确。
(4)问题解决后,他们接入10Ω的电阻进行实验,并得出下表中的数据,对数据进行分析后得出实验结论是: 。
电压U/V 1 1.5 2 2.5
电流I/A 0.1 0.15 0.2 0.25
(5)接下来他们分别接入其它电阻再次对电流与电阻关系进行探究,并作出了如图2所示图象,请你通过图象中所给信息计算出实验过程中滑动变阻器两端的电压U= V。
24.利用如图所示的器材探究:流经小灯泡的电流I与小灯泡两端电压U之间对应关系规律(小灯泡的额定电压为2.5V,阻值在5Ω至10Ω之间)。
(1)请你用笔画线代替导线,将实物电路连接完整;
(2)将该实物图对应的电路图画在虚线框内;
(3)实验中记录了流过该小灯泡的电流与灯泡两端电压(包括略高于额定电压)对应数据(见下表)
实验次数 1 2 3 4 5
U/V 1.0 1.6 2.0 2.4 2.8
I/A 0.20 0.25 0.27 0.28 0.29
请在给定的U﹣I坐标系中描画出该5组数据对应的坐标点并根据这些点的分布特点画出这个小灯泡的U﹣I图线。形成这种图线特征的原因是 。
25.在“探究电流与电阻的关系”实验中:
(1)如图甲所示,请你用笔画线代替导线,将图中电路连接完整(请勿更改原有导线,导线不得交叉),
要求:当滑动变阻器的滑片P向左移动时,电路中的电流变大。连接电路时,开关必须 。
(2)闭合开关后,发现电压表有示数且接近电源电压,电流表无示数,其原因是 。
(3)实验过程中,将5Ω的电阻接入电路中,闭合开关,调节滑动变阻器滑片P至适当位置,此时电流表示数如图乙所示,则电流表示数为 A.将5Ω的电阻更换为10Ω的电阻,闭合开关,应将滑动变阻器的滑片P向 (选填“左”或“右”)端移动,使电压表示数为 V。
26.在探究电流与电压和电阻的关系实验中,电路图如图所示,电源电压为4.5V保持不变,三个定值电阻分别为Rx、10Ω、20Ω(忽略温度对电阻的影响)
(1)在开关闭合前,滑动变阻器的滑片应放在 端
(2)将电阻Rx连入电路,调节滑片位置进行三次实验,数据如表所示,分析数据可得出结论:在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 ;
(3)做完第三次实验后,保持滑片位置不变,断开开关,将电阻Rx换成10Ω的电阻,
再闭合开关,此时电压表的示数 3V.调节滑片位置,使电压表的示数仍为3V,读出电流表的示数,此时滑动变阻器接入电路的阻值为R1;
实验次数 1 2 3
电压U/V 1.0 2.0 3.0
电流I/A 0.2 0.4 0.6
(4)再断开开关,将10Ω的电阻换成20Ω的电阻,闭合开关,调节滑片位置,使电压表的示数仍为3V,读出电流表的示数,此时滑动变阻器接入电路的阻值为R2,则R1 R2。
27.小明利用图甲电路研究电流与电压的关系,其中滑动变阻器最大阻值为500欧,定值电阻R0阻值为10欧,闭合开关,当滑片从最右端慢慢向左移动,发现最初电压表指针几乎不动,直到接近左端时电压表指针才开始有所偏转,继续左移,指针偏转角度迅速变大,即该滑动变阻器引起电压表示数发生明显变化的调节区域很小。本实验中,要使滑片每移动一段距离,都能引起电压表示数较为明显的变化,应选择怎样的滑动变阻器?小明用不同的电阻丝代替滑动变阻器,利用图乙进行如下实验:
①取3条长度都为100厘米的粗细均匀电阻丝A、B、C,阻值分别为1欧、20欧、400欧。
②将电阻丝A接入图乙电路,闭合开关,滑片P从最右端移到最左端,记录电压表示数U随滑片移动长度x变化的相关数据,多次测量。
③分别用电阻丝B、C代替A,重复步骤②。
④处理相关数据,获得“电压表示数U随移动长度x变化的关系”如图丙。
(1)图甲实验中,闭合开关,当滑动变阻器滑片处于最左端时,导线a与接线柱M处的连接意外断开,此时
示数为零的电表是 。
(2)分析图丙,实验过程中电压表示数变化范围与电阻丝阻值的关系是 。
(3)若利用图乙研究通过R0的电流与其两端电压的关系,在A、B、C三条电阻丝中,你认为选择哪一条电
阻丝最合适并说明理由。
28.在“探究电流与电阻的关系”实验中,某小组利用电阻箱等连接了如图甲所示的实物电路(电源电压恒为6V)。
序号 电压(V) 电阻(Ω) 电流(A)
1 4 10 0.4
2 20
(1)用笔画线代替导线将图甲中电路连接完整(要求滑动变阻器滑片向B端滑动时接入电路的阻值变大);
(2)将第一次实验得到的数据填入表格,然后将电阻箱接入电路的阻值由10Ω调至20Ω,滑动变阻器的滑片向 (选填“A”或“B”)端移动,直到 为止,此时电流表指针位置如图乙所示,其示数为 A;
(3)根据以上实验数据得出结论:电流与电阻成反比。
请对上述探究写出一条改进性建议 。
(4)再次改变电阻箱阻值,发现无论怎样调节滑动变阻器都不能达到实验要求,若电路无故障,则引起这种情况的原因可能是 。
29.用如图的电路研究通过导体的电流与电压、电阻的关系。
表一
次数 U/V I/A
① 1.0 0.20
② 1.5 0.30
③ 2.0 0.40
表二
次数 R1/Ω I/A
① 3.0 0.50
② 6.0 0.33
③ 9.0 0.25
(1)保持电源电压和电阻箱R1的阻值不变,移动滑动变阻器R2的滑片P,测得电流、电压如表1;根据表1中的数据,你得出的结论是 ;这时R1的阻值为 Ω。
(2)在研究电流与电阻的关系时,先将R1的阻值调为5欧姆进行实验,使电压表的示数为1.5V,然后将R1的阻值调为10欧姆时,某同学没有改变滑动变阻器滑片的位置,合上开关后,电压表的示数将 1.5V(选填“大于”、“小于或“等于”)。因此要向 (选填“右”或“左”)调节滑片,使电压表的示数仍为1.5V。
(3)李明同学用该电路测量电源电压时,将滑动变阻器的滑片到适当位置保持不变,仅改变电阻箱R1的阻值,测得相应的电流值,如表2所示,利用表2中的数据求得电源电压约为 。
30.在“探究电流与电阻关系”的实验中,小明依次选用阻值为5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻进行实验。
(1)图甲是实验的实物连线图,其中有一条导线连接错误,请在该导线上打“×”并画出正确连线。
(2)改正错误后闭合开关,电流表有示数而电压表无示数,电路故障可能是 。
(3)排除故障后闭合开关,移动滑动变阻器的滑片至某一位置,电流表的示数如图乙所示,此时电路中的电流为 A。
(4)断开开关,将5Ω的定值电阻换成10Ω的并闭合开关,此时应将滑动变阻器的滑片向 (选填“左”或“右”)端移动,这一过程中眼睛要一直观察 表示数的变化。
(5)下表是实验中记录的数据,分析数据可知:
实验次数 1 2 3
定值电阻R/Ω 5 10 20
电流/A 0.2 0.1
①10Ω定值电阻的功率为 W。
②当导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成 比。
31.小华在“探究电流与电阻关系”的实验中:
(1)按要求将实物图连接完整(要求:滑片P向右滑时变阻器接入电路的电阻变大)。
(2)在连接电路的过程中,开关必须处于 (闭合/断开)状态,滑动变阻器的滑片P应放在最 (左/右)端。
(3)小华用三只阻值分别为15Ω、10Ω和5Ω的电阻探究“电流与电阻关系”的过程中,将15Ω电阻换成10Ω时,应在闭合电路后,将滑片向 (左/右)移动,其目的是 。
32.某实验小组利用如图所示电路探究“导体中电流和电压的关系”,提供的实验器材有:电源(6V)、电流表、电压表定值电阻(10Ω)、滑动变阻器(40Ω 0.5A)、开关和导线若干。
(1)请用笔画线代替导线,将图中实物电路连接完整;
(2)闭合开关前,应该将滑片P置于 端(选填“A”或“B);
(3)小明同学进行了正确的实验操作,某次电流表的示数为0.2A,此时定值电阻消耗的功率为 W,变阻器接入电路的阻值为 Ω。
(4)同组的小红同学想要探究“导体中电流和电阻的关系”,她又找来了两个阻值分别为5Ω和20Ω的电阻,用图示电路,为完成三次实验,则定值电阻两端电压的最小预设值是 V。
33.用图1所示的电路来“探究电流与电压的关系”。
(1)根据图1,将图中的器材连接成完整电路。(电源电压为3V,R1的规格为“20Ω1A”,R的阻值约为10Ω。)
次数 U/V I/A
1 1.0 0.1
2 1.2 0.12
3 1.8 0.18
4 2.0
5 2.4 0.24
(2)连接好电路后,开关闭合前,应将滑片移至滑动变阻器的 (选填“a”或“b”)
端。闭合开关,缓慢移动滑片的位置,发现电压表有示数且始终为3V,电流表示数始终为零。可能是定值电阻R处发生了 (选填“断路”或“短路”)故障。
(3)排除故障后,改变滑片位置,记录数据,如表一所示。第4次实验时,电流表示数如图2所示,为 A。
(4)分析数据可得:当电阻不变时,电阻中的电流与它两端的电压成 。该电阻的阻值为 Ω。
(5)继续用图1电路来“探究电流与电阻的关系”。先用10Ω的定值电阻进行实验,移
动滑片,使电压表示数为2.0V,记录电流表的示数;保持滑片的位置不变,断开开关,用20Ω的定值电阻替换10Ω的定值电阻;闭合开关,发现电压表的示数 (选填“大于”或“小于”)2.0V,应将滑片向 (选填“a”或“b”)端移动,直至电压表示数为2.0V。
参考答案与试题解析
一.选择题(共11小题)
1.【解答】解:A、探究“电流与电阻关系”实验中要控制电阻的电压不变,A错误;
B、由图知,这个不变的电压为:
U=IR=0.4A×5Ω=2V;电源至少选用两节新干电池(3V),B正确;
C、换用2Ω电阻做实验时,控制电阻的电压不变,故不需要更换电压表量程,C错误;
D、多次实验是为了得出普遍性的规律,D错误。
故选:B。
2.【解答】解:研究电流跟电压的关系时,应控制电阻的阻值不变,改变电阻两端的电压,则
甲:多节干电池串联接入MN时,改变干电池串联的节数时电源的电压发生变化,R两端的电压发生变化,方法可行;
乙:电池与滑动变阻器串联接入MN时,移动滑动变阻器滑片P改变接入电路中的电阻,从而改变电路中的电流和R两端的电压,方法可行;
丙:电池先后与不同定值电阻R′串联接入MN,定值电阻R′的阻值不同,分得的电压不同,定值电阻R两端的电压不同,方法可行;
综上可知,甲、乙、丙三种方案均可行。
故选:D。
3.【解答】解:探究“电流与电阻关系”实验时,要控制电阻的电压不变,改变定值电阻大小,记录电流的大小:
ABD、实验中,定值电阻两端的电压要保持不变,由串联电路电压的规律,变阻器的电压也不变,
定值电阻与滑动变阻器两端电压之比不变,故ABD不符合题意;
C、由欧姆定律,电压表与电流表示数的比值即为定值电阻大小,发生改变,C符合题意。
故选:C。
4.【解答】解:原电路中,电流表与电阻并联,电压表串联在电路中是错误的,电流表应与电阻串联,电压表与电阻并联,
故导线④错了,应将导线④上端改接在滑动变阻器左上的接线柱,如下所示,只有D正确。
故选:D。
5.【解答】解:A、当甲乙两端电压都为2V时,I甲=0.4A,I乙=0.2A,I甲>I乙,根据I=知:R甲<R乙,故A错误;
B、电阻是导体本身的一种性质,与两端的电压和通过的电流无关,所以导体两端的电压为零时电阻的阻值不变,故B错误;
C、当甲、乙两导体并联后接到电压为2V的电源上时,U甲=U乙=2V,由图知I甲=0.4A,I乙=0.2A,干路电流:I=I甲+I乙=0.4A+0.2A=0.6A,故C正确;
D、根据数据和图象得出的结论是:同一导体,电阻一定,通过它的电流与两端的电压成正比,故D错误。
故选:C。
6.【解答】解:当在a、b两点间接入定值电阻R1,闭合开关,移动滑片P,使电压表示数为2.5V,根据串联电路的规律和分压原理,变阻器连入电路中的电阻为:
×5Ω=4Ω;将R1换成R2后,若滑片不移动,由分压原理,电压表示数为:
×4.5V=3.2V>3V,故应将滑片移动至阻值最大的位置后再闭合开关;B正确,
故选:B。
7.【解答】解:图象的横坐标表示电阻,纵坐标表示电流,是个反比例函数图象,因此说明:电压一定时,电流随电阻的增大而减小,即电流与电阻成反比。
故选:A。
8.【解答】解:A、实验开始前,要选取合适的实验仪器,故需要考虑滑动变阻器的规格;故A错误;
B、为保护电路,连接电路时,滑动变阻器的滑片处于最大值端,作用是使电路中的电流最小,故B错误;
C、在探究通过导体的电流与导体两端电压关系时,控制电阻不变,通过调节滑片,使电压表的示数产生变化,多次测量,得出具有普遍性的结论,故C正确;
D、在探究通过导体的电流与导体的电阻关系时,根据控制变量法,要控制导体的电压不变,滑动变阻器的作用是通过移动滑片,保持接入的定值电阻两端的电压不变,故D错误。
故选:C。
9.【解答】解:AB、探究电流与电阻的关系”的实验中,要控制电阻的电压不变,采用的主要科学研究方法是“控制变量法”,故A正确;
滑动变阻器的作用是在多次测量过程中的作用是保持这段导体两端电压值不变,故B正确;
C、为得出普遍性的结论,要多次测量,故换用不同的定值电阻得到多组数据,是为了“避免造成规律的偶然性”,故C正确;
D、经过测量得出的结论是“电压相等时,这段导体的电流与电阻成反比”,故D错误。
故选:D。
10.【解答】解:探究电流与电阻的关系时,要控制电阻的电压不变,根据欧姆定律,由表中数据知,电阻的电压为:
U=IR=1.2A×5Ω=﹣﹣﹣﹣=0.4A×15Ω=6V;
若第四次实验时将定值电阻的阻值由15Ω调为某一阻值后,电流表的示数如图中乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流为0.3A,由欧姆定律,调换的电阻大小:
R′===20Ω。
故选:A。
11.【解答】解:
AC.根据串联电路的分压特点可知,当换用阻值更大的定值电阻时,电压表的示数将变大,为保证电压表的示数不变,应增大滑动变阻器的阻值,电阻越大,所需滑动变阻器的阻值越大,当电阻增大的某一值时,滑动变阻器不能使电阻两端的电压保持在2V不变,需要换一个最大阻值大一点的变阻器继续实验,据此可知A、C错误;
B.将三个电阻按15Ω、10Ω、5Ω的由大到小的顺序接入进行实验,当R=15Ω,所需滑动变阻器的阻值最大,此时调节电压表示数到某一值,则其它两个电阻,所需滑动变阻器的阻值更小一些,更能使电阻两端的电压不变,故B正确;
D.在第一次接入5Ω的定值电阻时,移动滑片,使电压表示数为定值2.5V,继续试验,换用10Ω、15Ω,根据串联分压原理可得=,则所需滑动变阻器的阻值会增大,因变阻器的最大阻值 以及电源电压未知,所以有不能完成整个实验的可能,故D错误。
故选:B。
二.填空题(共5小题)
12.【解答】解:在a、b两点间接入定值电阻R1,闭合开关,移动滑片P,使电压表示数为2.5V,由欧姆定律,电流表的示数:
I===0.5A,根据串联电路的规律及欧姆定律,变阻器连入电路的电阻:
R滑===4Ω;
断开开关,将R1换成R2后,再次闭合开关,由欧姆定律和串联电路的规律,电路的电流为:
I′===A。
由欧姆定律,电阻的电压为:
U′=I′R2=A×10Ω≈3.2V>3V,观察到的现象是,接下来的操作是电压表示数超出量程; 接下来的操作是:断开开关,将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处。
故答案为:电压表示数超出量程;断开开关,将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处。
13.【解答】解:(1)根据实验的数据绘出了I﹣图象知,I与成正比,
由图知,I与之比为:
==﹣﹣﹣﹣﹣=2V
即U=IR=2V;
(2)由图知,当电流为0.2A时,=0.1Ω﹣1,
导体的电阻为:
R=10Ω。
故答案为:2;10。
14.【解答】解“根据串联分压原理可知,将定值电阻R1由5Ω改接成10Ω的电阻,电阻增大,其分得的电压增大;
探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,应保持电阻两端的电压不变,根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压,由分压原理,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,向右移动变阻器的滑片,使电压表示数不变。
故答案为:闭合开关,向右滑动滑片P,使电压表示数保持不变。
15.【解答】解:根据控制变量法知,在探究电流跟电压的关系时,需要保持电阻不变,通过移动滑动变阻器改变定值电阻两端的电压和通过电阻的电流,得出电流与电压的规律,故在此电路基础上,不增减器材,改变电压的操作是:闭合开关,调节滑片P到不同位置,同时观察电压表示数。
故答案为:电阻; 调节滑片P到不同位置,同时观察电压表示数。
16.【解答】解:(1)探究“电流与电阻的关系”实验,开始时,把滑动变阻器的滑片移到阻值最大处,作用是保护电路;
(2)探究“电流与电阻的关系”实验,要控制电阻的电压不变,为了达到实验目的,实验过程中必须控制电压表示数不变,可以通过改变变阻器连入电路中的电阻来控制。
故答案为:保护电路;电压表示数;变阻器连入电路中的电阻。
三.实验探究题(共17小题)
17.【解答】解:
(1)依据作出的I﹣R图象知,电阻两端的电压始终保持:
UV=IR=0.1A×20Ω=﹣﹣﹣﹣﹣=0.4A×5Ω=2V,为一定值,故分析图象可得出的结论:电压一定时,电流与电阻成反比;
(2)电压表示数如图丙所示,电压表选用大量程,分度值为0.5V,该电压为3V;
研究电流与电压的关系时,要控制电阻大小不变,电压表并联在电阻箱的两端,电阻箱为研究对象,故应控制电阻箱的电阻R1大小不变,通过改变变阻器连入电路中的电阻大小改变电阻箱的电压大小;而实验中改变了R1大小,故通过R1的电流与其两端的电压不能正比;
(3)在原操作中,因变阻器的滑片位置不动,可视为一定值,根据串联电路电压的规律,变阻器的电压:
U滑=U﹣U表,故在实验中,变阻器的电压分别为:
6V﹣4V=2V;6﹣4.5V=1.5V;6V﹣5V=1V,对应通过变阻器的电流分别为0.2A、0.15A、0.1A,根据描点作图,如下图所示:
(4)使用电阻箱实现多次测量的目的是得出普遍性的结论:
A.测量定值电阻的阻值,多次测量是为了取平均值减小误差;
B.探究平面镜成像的特点,多次测量的目的是得出普遍性的结论。
故答案为:(1)电压一定时,电流与电阻成反比;
(2)3;调节R1的阻值,R2的滑片位置不动;
(3)如上所示;
(4)B。
18.【解答】解:(1)滑动变阻器与电阻串联,要求滑片向右移动时,连入电路的电阻变大,所以应将滑动变阻器的A接线柱与开关的右接线柱相连,如下图所示:
(2)为保护电路,变阻器连入电路中电阻最大即B端;
(3)闭合开关,移动变阻器滑片P,发现电流表无示数,电路可有断路发生,而电压表有示数,说明电压表到电源两极间是通路,所以故障原因可能是定值电阻断路;
(4)小明同学首先将5Ω定值电阻接入电路,将滑片P滑到b端,再闭合开关,调节滑片P,使电压表示数到达某一数值,电流表的示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,示数0.4A;
(5)研究电流与电阻的关系时,要控制电压表示数不变,由欧姆定律的变形公式,电压表示数U=IR=0.4A×5Ω=2V;
根据串联分压原理可知,将定值电阻由5Ω改接成10Ω的电阻,电阻增大,其分得的电压增大;
探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,即应保持电阻两端的电压不变,根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压,由分压原理,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向B端移动,使电压表的示数为2V,读出电流表的示数;
由表格中数据发现:电阻为原来的几倍,通过的电流为原来的几分之一,故在电压一定时,电流与电阻成反比。
(6)①闭合S、S1,此时两电阻并联,电流表测量干路电流,示数为I1,
②闭合S、断开S1,此时为只有Rx工作的电路,电流表测量Rx的电流,示数为I2,可测出电源电压U=I2Rx,
根据并联电路电流的规律知,R0的电流:I0=I1﹣I2,则电源电压为U=(I1﹣I2)R0
根据电源电压相等知:U=U=I2Rx=(I1﹣I2)R0
未知电阻Rx的表达式为:Rx=。
故答案为:(1)如上所示;(2)B;(3)定值电阻断路;(4)0.4;(5)B;2;反比;(6)③。
19.【解答】解:(1)为了保护电路,闭合开关前滑动变阻器的滑片要放在阻值最大处,即最右端;
电流表的量程为0﹣0.6A,当电路中的最大电流为0.6A时,电路中的总电阻最小,即此时电路中应接入定值电阻为5Ω的电阻,
根据欧姆定律I=得,
此时定值电阻两端的电压:U=IR=0.6A×5Ω=3V;
所以为了完成四次实验,实验中定值电阻两端控制不变的电压最高不应超过3V;
(2)根据图乙所示的图象知,当电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
故答案为:(1)右;3;(2)电压;反比。
20.【解答】解:
①小明在检查实验仪器时,发现电流表的指针偏向“0”刻度线的左侧,小明应将电流表指针调零;
②由④电压表示数为2V,故电压表选用小量程与电阻并联,由欧姆定律,电流最大值为:
I大===0.4A,故电流表选用小量程与电阻串联,如下所示:
③开关闭合前,小明应将滑动变阻器的滑片置于阻值最大处的B端;闭合开关后,发现电流表有示数,则电路为通路,电压表示数为零,经检查,电流表、电压表正常且连接完好,则电路存在的故障可能是电阻短路;
④根据串联分压原理可知,将定值电阻由5Ω改接成10Ω的电阻,电阻增大,其分得的电压增大;
探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,应保持电阻两端的电压不变,根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压,由分压原理,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向右端移动,使电压表的示数为2V;
电压表控制的电压为2V,根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压:
U滑=4.5V﹣2V=2.5V,变阻器分得的电压为电压表示数的=1.25倍,根据分压原理,当接入20Ω电阻时,变阻器连入电路中的电阻为:
R滑=1.25×20Ω=25Ω>20Ω,故当把10Ω的电阻换成20Ω的电阻后,无论怎样调节滑动变阻器滑片都无法使电压表示数达到控制值,说明变阻器的最大电阻太小;
⑤更换器材后重新实验,小明得出的结论是:当电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比;
(2)①只闭合开关S2,移动滑动变阻器的滑片,当电流表的示数为0.3A时,小灯泡正常发光;
②保持滑动变阻器的滑片位置不动,闭合开关S1,断开开关S2,记下电流表的示数为0.3A;
③在①中,变阻器滑片以左电阻丝与灯串联后再与电流表串联,灯正常发光;
在②中,只有变阻器滑片以右电阻丝连入电路中,由欧姆定律,
R滑右===15Ω,则R滑左5Ω,由欧姆定律,在①中,滑片以左电阻丝的电压为:
U滑左=IR滑左=0.3A×5Ω=1.5V;
根据串联电流电压的规律,灯的额定电压为:
U额定=4.5V﹣1.5V=3V,灯的额定功率为:
P额定=U额定I=3V×0.3A=0.9W。
故答案为:(1)①将电流表指针调零;②如上所示;
③B;电阻短路;
④向右移动变阻器的滑片,使电压表示数为2V;变阻器最大电阻太小;⑤反;(2)①只闭合开关S2;②闭合开关S1,断开开关S2;③0.9。
21.【解答】解:(1)①在连接电路时,开关必须断开;
②实验过程中,小明调节滑动变阻器使电压表的示数为1V,记录此时电流表的示数,要使电压表的示数为2V,需要将滑动变阻器的电阻减小,滑动变阻器分压减少,他应向B端移动滑动变阻器的滑片,使电压表的示数增大为2V;
③此题是探究电流与电压的关系,多次测量是为了找出普遍规律;
A、探究串联电路的电压规律,多次测量找普遍规律,故A符合题意;
B.测量定值电阻的阻值,多次测量是为了减小误差,故B不符合题意;
故选:A。
(2)①小明闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,发现小灯泡发光,说明电路为通路,电压表的示数始终为0V.说明与灯泡并联的电压表出有断路,故可能是c导线断路了;
②图中电流表的量程为0﹣0.6A,分度值为0.2A,示数为0.24A;
③因为灯的电阻随温度的变化而变化,通过小灯泡的电流与其两端的电压不成正比,其图象不是直线,故b符合题意。
故答案为:(1)①断开;②B; ③A;(2)①c;②0.24;③b。
22.【解答】解:(1)将电压表并联在电阻箱的两端,且保证正进负出,如下图所示:
(2)为保护电路,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片调到阻值最大处,即最左端;
(3)电流表示数不为0,说明电路是短路,电压表示数为0,说明与电压表并联的部分短路,即电阻箱短路了;
(4)由I与关系图线知,当电流为0.1A时,为0.05,则R=20Ω,关图线可知U0=IR=0.1A×20Ω=2V;
根据图象知,电流与导体电阻的倒数成正比,则电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比;
(5)断开开关,当把电阻箱的电阻从4Ω换为15Ω时,必须把滑动变阻器调到阻值最大处的位置,如果没有调,使得电阻箱分得的电压过大,会超过电压表的量程;
(6)对于图3乙图线,当电阻为5Ω是,倒数为0.2,对应的电流为0.15A,则电阻箱两端的电压U′0=I′R′0=0.15A×5Ω=0.75V,此时滑动变阻器两端的电压为3V﹣0.75V=2.25V,此时滑动变阻器两端的电压为电阻箱两端电压的3倍,滑动变阻器接入电路的电阻也为电阻箱接入电路的3倍,当电阻箱接入电路的电阻是25Ω时,滑动变阻器接入电路的电阻必须调到75Ω才能满足要求,而滑动变阻器的最大电阻只有50Ω,因此此图线不可能是实验测量的。
故答案为:(1)见上图;(2)左;(3)电阻箱;(4)2;通过导体的电流与导体的电阻成反比;(5)电阻箱两端的电压超过电压表量程;(6)乙;当电阻箱阻值为25Ω时,滑动变阻器的最大阻值不能满足图线乙所需控制不变的电压0.75V。
23.【解答】解:(1)在按电路图连接实物时,为了保护电路,开关必须处于断开状态;滑动变阻器的滑片要处于阻值最大处,即要移到最左端;
(2)由图可知,滑动变阻器与电压表串联后再与电阻并联在一起,根据电压表的特点可知,通过滑动变阻器的电流为0,当移动滑动变阻器器时,电压表测量的是电阻两端的电压,也是电源电压,保持不变,电流也保持不变,故电流表、电压表示数都不变;
(3)定值电阻与滑动变阻器应串联在电路中,电压表应测量定值电阻两端的电压,故电路的错误之处和改进方法如图:
(4)接入10Ω的电阻进行实验,根据实验数据可知,在电阻一定时,电压越大,电流越大,电流与电压成正比;
(5)由图可知,该图象为反比例函数,当电流为0.35A时,电阻为5Ω,则电压为:U=IR=0.35A×5Ω=1.75V;
滑动变阻器两端的电压应为:3V﹣1.75V=1.25V。
故答案为:(1)断开,最左端;(2)不变,不变;(3)如图;(4)当电阻一定时,电流与电压成正比;(5)1.25。
24.【解答】解:(1)由表中数据,电流表选用小量程与灯串联,电压表选用小量程与灯并联,变阻器按一上一下接入电路中,如下图1左所示;
(2)根据实物图画出电路图,如下图1右所示;
(3)根据表中数据,在坐标系中找出对应的点,用平滑的曲线连接起来,如下图2所示:
灯的U﹣I图象为一曲线,原因是灯的电阻随温度的变化而变化。
故答案为:(1)如图1左所示;(2)如图1右所示;(3)灯的电阻随温度的变化而变化。
25.【解答】解:(1)当滑动变阻器的滑片P向左移动时,电路中的电流变大,即电阻变小,故变阻器左下接线柱连入电路中,如下所示:
连接电路时,开关必须断开;
(2)闭合开关后,发现电压表有示数且接近电源电压,电流表无示数,其原因是电阻R断路。
(3)实验过程中,将5Ω的电阻接入电路中,闭合开关,调节滑动变阻器滑片P至适当位置,此时电流表示数如图乙所示,则电流表示数为0.3A;
由定律定律,电压表示数:U=IR=0.3A×5Ω=1.5V;
根据串联分压原理可知,将定值电阻由5Ω改接成10Ω的电阻,电阻增大,其分得的电压增大;
探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,应保持电阻两端的电压不变,根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压,由分压原理,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向右端移动,使电压表的示数为1.5V。
故答案为:(1)如上;断开;(2)电阻R断路;(3)0.3;右;1.5。
26.【解答】解:(1)在开关闭合前,滑动变阻器的滑片应放在阻值最大处,即最左端;
(2)将电阻Rx连入电路,调节滑片位置进行三次实验,数据如表所示,横向分析表中数据,电压为原来的几倍,通过的电流为原来的几倍,即在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比;
(3)由表中数据,电阻:
R===5Ω,做完第三次实验后,保持滑片位置不变,断开开关,将电阻Rx换成10Ω的电阻,根据分压原理,此时电压表的示数大于3V;
调节滑片位置,使电压表的示数仍为3V,读出电流表的示数,此时滑动变阻器接入电路的阻值为R1;
(4)因电压表示数不变,由串联电路电压的规律,变阻器的电压也不变,由分压原理,定值电阻与变阻器连入的电阻比值也不变,故再断开开关,将10Ω的电阻换成20Ω的电阻,闭合开关,调节滑片位置,使电压表的示数仍为3V,读出电流表的示数,此时滑动变阻器接入电路的阻值为R1小于R2。
故答案为:(1)最左;(2)正比;(3)大于;(4)小于。
27.【解答】解:(1)图甲中:电阻R0与滑动变阻器串联,电压表测量R0的两端的电压,电流表测量电路中电流;
闭合开关,当滑动变阻器滑片处于最左端时,导线a与接线柱M处的连接意外断开,电路中只有R0与电流表串联在电源两端,则电流表由示数;电压表由于一个接线柱没有接通电路,所以没有示数;
(2)图乙中,电阻R0与电阻丝A串联,电压表测量的两端的电压,由于串联电路中电阻的阻值越大,分得的电压越大;所以,当电阻丝阻值变大时,电阻丝两端的电压变大,电阻两端的电压变小,即电压表的示数变小;所以,电阻丝阻值越大时电压表示数变化范围越大。
(3)由图丙可知:在A、B、C三条电阻丝中,电阻丝的滑片移动过程中,使用B电阻丝时,电压表示数始终能发生较明显的变化;且示数变化范围较大,故选择B电阻丝。
故答案为:(1)电压表;(2)电阻丝阻值越大时电压表示数变化范围越大;
(3)选择B电阻丝最合适;原因是电阻丝的滑片移动过程中,使用B电阻丝时,电压表示数始终能发生较明显的变化;且示数变化范围较大。
28.【解答】解:(1)由于电源电压为6V,所以电压表的量程选择0~15V,然后并联到定值电阻两端,注意正、负接线柱不要接反;滑动变阻器滑片向B端滑动时接入电路的阻值变大,接滑动变阻器下面的A接线柱即可,如图所示:
(2)实验中应控制电阻两端的电压不变,将电阻箱接入电路的阻值由10Ω调至20Ω后,电阻两端的电压会变大,因此应当减小电路中电流,滑片应向右端(B端)移动,直到电压表示数为4V;电流表使用的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,此时电流表的示数为0.2A。
(3)因为实验次数太少,存在很大的偶然性,应该多次测量才能得出普遍规律;在得出实验结论时,需要加上“电压一定”的条件。
(4)电源电压为6V,电阻与滑动变阻器串联,根据串联电路电压的特点,当电阻电压为4V时,滑动变阻器两端的电压应为2V,根据分压原理,则滑动变阻器的阻值为待测电阻的2倍,才能达到要求,所以电阻两端电压达不到4V,是因为滑动变阻器R的阻值太小造成的或电阻箱的阻值调的过大。
故答案是:(1)电路连接如上图所示;(2)B;电压表的示数为4V;0.2;(3)进行多次实验(或结论中添加“电压一定”的前提)(4)电阻箱的阻值调得太大(或滑动变阻器R的阻值太小)。
29.【解答】解:(1)由表1数据知,在电阻不变时,电压是原来的几倍,通过的电流是原来的几倍,即在电阻不变时,通过导体的电流与它两端的电压成正比;
由欧姆定律,R1===5Ω
(2)在研究电流与电阻的关系时,先将R1的阻值调为5欧姆进行实验,使电压表的示数为1.5V,然后将R1的阻值调为10欧姆时,某同学没有改变滑动变阻器滑片的位置,合上开关后,根据分压原理,电压表的示数将大于1.5V;
探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,应保持电阻两端的电压不变,根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压,由分压原理,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向右端移动,使电压表的示数仍为1.5V;
(3)利用表2中的1、3次实验的数据,根据电阻的串联和欧姆定律,由电源电压不变列方程得:
U=I11(R11+R滑)=I13(R13+R滑);
即0.5A×(3Ω+R滑)=0.25A×(9Ω+R滑),R滑=3Ω。
电源电压约为:
U=0.5A×(3Ω+3Ω)=3V。
故答案为:(1)在电阻不变时,通过导体的电流与它两端的电压成正比; 5;
(2)大于;右;(3)3V。
30.【解答】解:(1)原电路中,电阻和电压表短路了,电阻串联在电路中,电压表与电阻并联,如下所示:
(2)改正错误后闭合开关,电流表有示数,说明电路为通路,而电压表无示数,电路故障可能是电阻短路;
(3)排除故障后闭合开关,移动滑动变阻器的滑片至某一位置,电流表的示数如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为此0.02A,电流为0.4A;
(4)根据串联分压原理可知,将定值电阻由5Ω改接成10Ω的电阻,电阻增大,其分得的电压增大;
探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,即应保持电阻两端的电压不变,根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压,由分压原理,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向右端移动,使电压表的示数不变,故这一过程中,眼睛要一直观察电压表示数的变化;
(5)①由表第2次数据知,10Ω定值电阻的功率为:
P=I2R=(0.2A)2×10Ω=0.4W;
②横向分析表中数据,电阻为原来的几倍,通过的电流为原来的几分之一,好当导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
故答案为:(1)如上;(2)电阻短路;(3)0.4;(4)右;电压;(5)①0.4;②反。
31.【解答】解:(1)要求滑片P向右滑时变阻器接入电路的电阻变大,故变阻器左下接线柱连入电路中,如下所示:
(2)在连接电路的过程中,开关必须处于断开状态,滑动变阻器的滑片P应放在阻值最大处,即最右端。
(3)根据串联分压原理可知,将定值电阻由15Ω改接成10Ω的电阻,电阻减小,其分得的电压减小;
探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,应保持电阻两端的电压不变,根据串联电路电压的规律可知应减小滑动变阻器分得的电压,由分压原理,应减小滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向左端移动,控制电阻的电压不变。
故答案为:(1)如上;(2)断开;右;(3)左;控制电阻的电压不变。
32.【解答】解:(1)电源电压为6V,定值电阻为10Ω,由欧姆定律,电路的最大电流为:
I===0.6A,故电流表选用小量程与灯串联,如下所示:
(2)闭合开关前,应该将滑片P置于阻值最大处的A端;
(3)小明同学进行了正确的实验操作,某次电流表的示数为0.2A,此时定值电阻消耗的功率为:
P=I12R1=(0.2A)2×10Ω=0.4W;
根据串联电路的规律及欧姆定律,变阻器接入电路的阻值为:
R滑=﹣R1=﹣10Ω=20Ω。
(4)研究电流与电阻关系时,要控制电阻的电压不变,当用20Ω的最大电阻时,变阻器连入电路的电阻也最大(电压表示数最小),
根据串联电路的规律和分原理有:
=,
即=,
则定值电阻两端电压的最小预设值是:
UV=2V。
故答案为:(1)如上所示;(2)A;(3)0.4;20;(4)2。
33.【解答】解:
(1)变阻器按一上一下接入电路中与电阻串联,电源电压为3V,电压表选用小量程与灯并联,如下所示:
(2)连接好电路后,开关闭合前,应将滑片移至滑动变阻器的阻值最大处的b端;
若电阻R短路,电压表示数为0,电路为通路,电流表有示数,不符合题意;
若R断路,电流表没有示数,电压表串联在电路中测电源电压有示数,符合题意,故闭合开关,缓慢移动滑片的位置,发现电压表有示数且始终为3V,电流表示数始终为零。可能是定值电阻R处发生了断路故障。
(3)排除故障后,改变滑片位置,记录数据,如表一所示。第4次实验时,电流表示数如图2所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流为0.18A。
(4)由表中数据知,电压与电流之比为:
===10Ω,为一定值,故得出,当电阻不变时,电阻中的电流与它两端的电压成正比。该电阻的阻值为10Ω。
(5)根据串联分压原理可知,将定值电阻由10Ω改接成20Ω的电阻,电阻增大,其分得的电压增大,发现电压表的示数大于2.0V;
探究电流与电阻的实验中应控制电压不变,即应保持电阻两端的电压不变,根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压,由分压原理,应增大滑动变阻器连入电路中的电阻,所以滑片应向b端移动,使电压表的示数为2V。
故答案为:(1)如上;(2)b;断路;(3)0.18;(4)正比;10;(5)大于;b。