小周同学在做探究“电流与电阻的关系”实验时,他设计连接了如图所示的实物连接图。
(1)请你依题中的实物连接图画出相应的电路图。
(2)实验中,小周同学先将5Ω的电阻R接入电路,电路连接完全正确,将滑动变阻器阻值调至最大处,闭合开关S就直接读出了电流表的示数,并把数据记录在表格中。然后再分别用10Ω和20Ω的电阻替换5Ω电阻,重复上述操作。他在实验操作过程中的错误是没有保持电阻R的_______不变。
(3)小周同学发现错误后重新进行实验,得到的数据如下表所示。根据表中的实验数据得出的结论是:_______。
(4)小周同学发现有一个小灯泡,于是用这个小灯泡替换20Ω的电阻后,继续进行实验。电表测得示数如图所示,可知小灯泡的阻值是_______ Ω。
(1)如图所示(2)电压(3)电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比
(4)8
【解析】(1)根据实物图,滑动变阻器、电流表、定值电阻R、开关和电源串联组成闭合回路,
电压表与定值电阻R并联,画出其电路原理图如上图所示。
(2)流过导体的电流与导体两端的电压和导体的电阻两个因素有关,要利用控制变量法探究电流与电阻的关系,就必须保持电阻两端的电压不变。
(3)在保持电压一定时,得到题中记录的表格,根据表格数据发现,每次实验的电流值与电阻值的乘积一定,即IR=2.4V(不变),可得出结论,电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
(4)根据电表读数可得,灯泡两端电压U=2.4V,流过灯泡的电流I=0.3A,所以小灯泡的阻值R=U/I=2.4V/0.3A=8Ω。
小敏用图甲所示电路来测定某定值电阻的阻值
实验次数 | U/v | I/A | R/Ω |
1 | 2.0 | 0.20 | 10.0 |
2 | 2.5 | ||
3 | 2.9 | 0.28 | 10.4 |
(1)闭合开关前,要将滑动变阻器滑片滑到 (选填“A”或“B”)端
(2)闭合开关后,发现只有一只电表的指针发生偏转,请结合图甲电路分析产生此现象的原因是 。
(3)排除故障后,进行三次实验,测得数据如上表。表中第二次实验的电流可从图乙中读取,根据这三次测得的数据求得此电阻的阻值为 欧(保留一位小数)
(4)下列实验电路图丙中,也能够得出定值电阻Rx阻值的电路有 。
(1)A;(2)电压表和电流表的位置互换了;(3)10.3;(4)ACD。
【解析】(1)为了保护电路,闭合开关前滑片在阻值最大处即A端;
(2)由电路图知:电压表串联在电路中,电流表并联在电路中,由于电压表的电阻很大串联在电路中相当于断路,电路中没有电流,电流表示数为零
电压表与电源两端相连,有示数;
(3)图乙中电流表的量程为0﹣0.6A,分度值为0.02A,示数为0.22A,
此时的电阻R2==≈10.4Ω;
三次的平均电阻为:R==≈10.3Ω;
(4)A.两电阻串联,电压表测电源电压示数为U,电流表测量总电流示数为I,总电阻为,Rx的阻值为Rx=﹣R0,故A可以测出Rx的阻值,故不A正确;
B、两电阻并联,电压表测电源电压示数为U,电流表测量R的电流示数为I,
已知R的电阻,根据U=IR算出R两端的电压也就是电源电压,无法知电流,不能测出电阻,故B错误;
C、两电阻并联,上面的电流表测量干路的总电流示数I,下面的电流表测量电阻R的电流示数为I1,
已知R的电阻和电流,根据欧姆定律求出R的电压U=I1R,Rx的电流Ix=I﹣I1,则Rx==,故C正确;
D、两电阻串联,分别利用电流表测出滑片位于最大阻值处和0Ω时电路中的电流分别为I1和I2,根据电阻的串联和欧姆定律表示出电源的电压,利用电源的电压不变得出等式即可求出Rx的阻值,故D正确。
故选ACD。
在探究电流与电压、电阻的关系中:
【提出问题】通过导体的电流与导体两端电压及导体电阻的大小有什么关系?
【猜想】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.
【实验器材】电源(电压恒为4.5V),电流表、电压表各一只,开关一个,三个定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω),三只滑动变阻器(10Ω 1.5A、20Ω 1.5A、50Ω 1A),导线若干.
【实验过程】
(1)在图2虚线框内画出图1所示实物图的电路图.
图1 图2
(2)小明按图1正确连接电路后,闭合开关前,应把滑动变阻器的滑片滑到最 端(选填“左”或“右”),闭合开关后,发现电流表示数为0,电压表指针超过量程.你认为造成这一现象的原因是 .
(3)小红在探究时,先将5Ω的电阻连入电路中,闭合开关,移动滑片,使电压表的示数为1.5V,并记下电流值.接着断开开关,取下5Ω电阻,改接10Ω的电阻(滑动变阻器滑片位置未动),当他接入10Ω电阻后,闭合开关,应将滑动变阻器滑片向 端移动(选填“左”或“右”),直至 ,再次记下电流值.
(4)接着小红换用15Ω的电阻重复上述实验,得到了下表中的实验数据,分析数据得出: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.
电阻R/Ω | 5 | 10 | 15 |
电流 I/A | 0.30 | 0.15 | 0.10 |
(5)小红实验时所选择的滑动变阻器规格是 .
(1)电路图如图所示。
(2)右、定值电阻处断路;(3)右、电压表示数为1.5V;(5)50Ω、1A.
【解析】(1)从正极开始,依次连接开关、电流表、定值电阻、滑动变阻器,然后回到负极,电压表并联在定值电阻两端;画出的电路图符合这个连接思路即可。
(2)连接电路时,为防止电流过大烧坏电路元件、保护电路开关处于断开状态,滑动变阻器处于最大阻值处,即最右端;闭合开关后,电流表无示数,说明电路中出现了断路;又因为电压表指针超过量程,说明电压表所并联部分即定值电阻断路.
(3)将5Ω电阻换成10Ω电阻、阻值变大分得电压变大,为控制定值电阻两端电压为1.5V,应向右滑动变阻器的滑片,增大滑动变阻器分得电压.
(5)由I=U/R 根据表中数据可知,定值电阻两端电压:UR=IR=0.1A×15Ω=1.5V;
∵串联电路两端电压等于各部分电压之和∴滑动变阻器两端电压:U滑=4.5V﹣1.5V=3V,
则滑动变阻器接入电路的最大阻值:R=3V/0.1A =30Ω.
故选50Ω、1A的滑动变阻器.
用毫安表测电阻可以用如图甲所示的电路测量电阻,a、b为接线柱。已知电源电压恒为U,毫安表量程为Ig、内阻为Rg。
(1)用导线将a、b直接连起来,移动滑动变阻器R1的滑片P,使毫安表指针正好偏转到满刻度Ig,Ig处就可以标为“0欧”,此时变阻器接入电路中的阻值R1=__________。
(2)保持变阻器R1接入电路中阻值不变,在a、b间接入被测电阻Rx,毫安表的读数Ⅰ与Rx的关系式为I=__________。
(3)若U=1.5V,Ig=10mA,图乙毫安表的表盘上已经标出了0Ω的位置,请标出150Ω、1100Ω的位置。
(1)U/Ig-Rg;(2)U Ig /( Ig Rx+U);(3)如图所示。
【解析】(1)用导线将a、b直接连起来,移动滑动变阳器R1的滑片P,使毫安表指针正好偏转到满刻度Ig,Ig处就可以标为“0欧”,此时R1与Rg串联,
根据电阻的串联和欧姆定律可得,此时变阻器接入电路中的阻值:R1=U/Ig-Rg
(2)保持变阻器R1接入电路中阻值不变,在a、b间接入被测电阻Rx,此时R1、Rg、Rx串联,
则此时的总电阻:R=Rx+R1+Rg=Rx+ U/Ig﹣Rg+Rg=Rx+ U/Ig,
由欧姆定律可得,毫安表的读数Ⅰ与Rx的关系式为:
I=U/R= U Ig/( Ig Rx+U)﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
(3)若U=1.5V,Ig=10mA=0.01A,分别将150Ω、1100Ω代入①得,对应的电流分别为:
I1=×0.01A=0.005A=5mA;
I2=×0.01A=1.2×10﹣3A=1.2mA;
乙图中,毫安表分度值为0.2mA,据此在5mA和1.2mA的位置标出标出150Ω、1100Ω,如下所示:
由欧姆定律I=U/R,变形可得R=U/I.下列说法正确的是( )
A.导体电阻跟它两端的电压成正比 B.导体电阻跟通过它的电流成反比
C.导体电压跟通过它的电流成正比 D.导体电阻跟通过的电流和它两端电压无关
D
【解析】(1)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,R=U/I是计算导体电阻大小的一种方法,故AB不正确;
(2)电压是产生电流的原因,不能说导体电压跟通过它的电流成正比,故C不正确。
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