14.同學(xué)們?cè)凇疤骄侩娏髋c電阻關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中,準(zhǔn)備了以下器材:新干電池4節(jié)、規(guī)格為“25Ω 1A”的滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、電流表、電壓表(兩只電表均只能使用小量程)、導(dǎo)線若干,定值電阻的阻值分別為10Ω、15Ω、20Ω.

(1)請(qǐng)你用筆畫代替導(dǎo)線,將圖甲所示的電路連接完整.
(2)閉合開關(guān)后發(fā)現(xiàn)電路存在斷路故障,依據(jù)的現(xiàn)象是電流表的示數(shù)為零.
(3)本實(shí)驗(yàn)中電壓表的作用是:每次更換電阻時(shí),通過移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片,確保電阻兩端電壓為定值;
(4)同學(xué)們電路連接無誤,先用10Ω電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn),移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片,電流表示數(shù)如圖乙所示,讀數(shù)為0.2A;當(dāng)他們換電阻繼續(xù)實(shí)驗(yàn)時(shí),發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行不下去,用所學(xué)的知識(shí)分析,存在的問題是電源電壓過大(滑動(dòng)變阻器的最大電阻太小)(只寫一種),在不增加其他器材的情況下解決問題最簡便的方法是:減少一節(jié)干電池;
(5)解決上述問題完成了實(shí)驗(yàn),記錄數(shù)據(jù)如圖丙,結(jié)論是在電壓一定時(shí),通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比(在電壓一定時(shí),通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻的倒數(shù)成正比).

分析 (1)電流表應(yīng)該串聯(lián)在電路中,電壓表應(yīng)該并聯(lián)在電路中,且都選小量程即可(題目已提示);
(2)若是斷路,即該電路的電流是零;
(3)在探究電流跟電阻的關(guān)系時(shí),要保持電阻兩端的電壓不變;
(4)先判斷電流表的量程和分度值,而后讀出示數(shù)即可;
根據(jù)滑動(dòng)變阻器的最大阻值與定值電阻阻值間的關(guān)系,由串聯(lián)電路的分壓原理分析電壓表不能達(dá)到要求的原因,然后提出改進(jìn)措施.
(5)據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出結(jié)論即可.

解答 解:(1)據(jù)該實(shí)驗(yàn)的原理可知,電流表應(yīng)該串聯(lián)在電路中,電壓表應(yīng)該并聯(lián)在電路中,且都選小量程即可(題目已提示);故如下圖所示:

(2)若是斷路,即該電路的電流是零,所以只需要觀察電流表的示數(shù)是否是零即可判斷該電路是否斷開;
(3)在探究電流跟電阻的關(guān)系時(shí),要保持電阻兩端的電壓不變;故本實(shí)驗(yàn)中電壓表的作用是:每次更換電阻時(shí),通過移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片,確保電阻兩端電壓為定值;
(4)用10Ω電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn),此電流表是選擇的小量程,故分度值是0.02A,故此時(shí)的示數(shù)是0.2A;
故此時(shí)定值電阻兩端的電壓是:I=$\frac{U}{R}$可知
U=IR=0.2A×10Ω=2V;
當(dāng)改用15Ω的電阻時(shí),電路中的電流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2V}{15Ω}$=$\frac{2}{15}$A,
滑動(dòng)變阻器的阻值為:R=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{6V-2V}{\frac{2}{15}A}$=30Ω,
滑動(dòng)變阻器的最大電阻是25Ω,所以,該滑動(dòng)變阻器無法使電壓表的示數(shù)達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求的值,是由于滑動(dòng)變阻器的最大阻值太小,把滑動(dòng)變阻器阻值全部接入電路時(shí),滑動(dòng)變阻器分得的電壓還是較小,不能使電阻兩端達(dá)到要求的值,所以出現(xiàn)上述現(xiàn)象的原因是由于滑動(dòng)變阻器最大電阻太小或電源電壓太大導(dǎo)致的,故在不增加其他器材的情況下解決問題最簡便的方法是減少一節(jié)干電池.
(5)據(jù)圖象可知,在電壓一定時(shí),通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比(在電壓一定時(shí),通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻的倒數(shù)成正比);
故答案為:(1)見上圖;(2)電流;(3)電阻兩端電壓為定值;(4)0.2;  電源電壓過大(滑動(dòng)變阻器的最大電阻太。  減少一節(jié)干電池;
 (5)在電壓一定時(shí),通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比(在電壓一定時(shí),通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻的倒數(shù)成正比);

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)操作分析、實(shí)驗(yàn)操作改進(jìn)等問題,實(shí)驗(yàn)操作分析及實(shí)驗(yàn)改進(jìn)措施是本題的難點(diǎn),要根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理認(rèn)真分析,然后提出改進(jìn)措施.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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