小倩同学在探究“电流与电压关系”的实验中,选用器材有:学生电源(电压恒为4.5V)电流表、电压表、定值电阻R,导线若干和标有“50Ω、0.5A”字样滑动变阻器。
(1)用笔画线代替导线,将图甲中的电路连接完整_________;(要求:滑片P向D端移动时,电路中的电流变大,且导线不能交叉。)
(2)连接电路时,开关必须_________(选填“断开”或“闭合”)。在电路连接完整后,闭合开关S前应将滑动变阻器的滑片P移到________(选填“A”或“B”)端;
(3)闭合开关S后,移动滑片P时发现电压表无示数,电流表有示数且不断变化,则电路故障可能是定值电阻R发生了_________(选填“断路”或“短路”);
(4)排除故障后闭合开关S,移动滑片P,当电流表的示数为0.28A时,电压表指针位置如图乙所示,则定值电阻R的阻值为_________Ω。多次改变滑动变阻器滑片P的位置,记录的实验数据如下:
实验次数 | 1 | 2 | 3 | 4 |
电压U/V | 1.0 | 1.4 | 2.0 | 2.4 |
电流I/A | 0.10 | 0.14 | 0.20 | 0.24 |
根据实验数据分析,可初步得出结论:在电阻一定的情况下,通过导体的电流与这段导体的两端的电压成_________比;
(5)在实验过程中,滑动变阻器R接入电路的阻值不得小于_________Ω。
(1). (2). 断开 (3). A (4). 短路 (5). 10 (6). 正 (7). 5
【解析】(1)由题意可知,实验中最大的电流不超过0.3A,所以电流表选择0-0.6A的量程,而且要求滑片P向D端移动时,电路中的电流变大,即滑片P向D端移动时,滑动变阻器接入电路的电阻变小,实物图连接如图
(2)连接电路时,为了保证电路的安全,开关必须断开。
闭合开关应该将滑动变阻器的滑片移动到阻值最大处,即滑片P移到A端。
(3)如果定值电阻R发生短路,电路是通路,电流表有示数,电压表指针不偏转,故发生这种故障原因可能是定值电阻R处发生短路。
(4)由图乙可知,电压表的量程是0-3V,分度值是0.1V,故此时电压表的示数是2.8V;由欧姆定律得,定值电阻R的阻值为
由表格中的数据可知,在电阻的阻值不变的情况下,通过导体的电流随着导体两端电压的增大而增大,即通过导体的电流与这段导体的两端的电压成正比。
(5)由表格中的数据可知,定值电阻R的阻值为
当定值电阻两端电压为3V时,电路中的电流最大,为
当电路中的电流最大时,滑动变阻器接入电路的电阻最小,为
即滑动变阻器接入电路的阻值不得小于。