欣欣利用如圖*所示的電路,探究通過“導體的電流跟電阻的關係”。實驗器材:電源(電壓恆為4.5V),電流表、電壓...
問題詳情:
欣欣利用如圖*所示的電路,探究通過“導體的電流跟電阻的關係”。 實驗器材:電源(電壓恆為 4.5V),電流表、電壓表各一隻,開關,三個定值電阻(5Ω、10Ω、15Ω),兩隻滑動變阻器(*“10Ω 2A”、乙“20Ω 1A”),導線若干。
(1)用筆畫線代替導線完成圖*電路的連接;
(_____________)
(2)實驗中欣欣發現,無論怎樣移動滑動變阻器的滑片,兩電錶的指針始終處於圖乙所示的狀態,則電路故障可能是_______;
(3)排除故障後,多次改變 R 的阻值,根據實驗數據畫出如圖*所示的 I-R 圖像,得 到的結論是_______ ;
(4)在上述實驗中,欣欣用 10Ω的電阻替換5Ω的電阻,為了完成實驗,他應該將滑 動變阻器的滑片向 ______ 端移動(選填“A”或“B”),使電壓表示數為______________V;
(5)當欣欣改用 15Ω的電阻繼續實驗時,發現無論怎樣移動滑動變阻器的滑片,都無法使電壓表的示數達到實驗要求的值,則欣欣選用的滑動變阻器的規格是______(選填“*”或“乙”),如果串一個定值電阻就能完成實驗,那麼這個定值電阻的範圍是________;
(6)除了更換滑動變阻器的方案以外,欣欣想到原有器材不變,調整定值電阻兩端的 電壓也可以完成實驗,他應控制定值電阻兩端的電壓範圍是________。
【回答】
定值電阻斷路 在電壓不變時,通過導體的電流與電阻成反比 A 2.5 * 2~12Ω 2.7V∼3V
【詳解】
(1)將電壓表並聯在定值電阻的兩端,如圖所示;
(2)乙圖中,左表為電壓表,示數滿偏,説明電壓表與電源連通;右邊為電流表示為0,説明電路斷路或總電阻很大,由此可知,與電壓表並聯的定值電阻斷路了。
(3)由圖*所示圖象可知:通過電阻的電流與電阻值的乘積為2.5保持不變,是一個定值,這説明:在電壓不變時,電流與電阻成反比。
(4)根據圖*所示的I−R圖象知,電阻兩端的電壓
U=IR=5V×0.5A=2.5V
閉合開關發現電壓表的示數變大,為保持電阻的電壓不變,應增加變阻器分得的電壓,根據分壓原理可知,應增大變阻器連入電路中的電阻,他應該將滑動變阻器的滑片向A端移動,使電壓表示數為2.5V。
(5)當用15Ω的電阻繼續實驗時,即使將“10Ω2A”的變阻器變阻器的全部電阻10Ω連入電路,由歐姆定律,此時電路中的電流
I== =0.18A
電壓表的最小示數
U小=IR=0.18A×15Ω=2.7V>2.5V
所以,他發現無論怎樣移動滑動變阻器的滑片,都無法使電壓表的示數達到實驗要求的值,則小明選用的滑動變阻器的規格是*“10Ω2A”。
如果串一個定值電阻就能完成實驗,則滑動變阻器取最大值10Ω時,R串最小,即滿足
UR=R=2.5V
即
15Ω=2.5V
解得R串最小=2Ω;
滑動變阻器取最小值0時,R串最大,即滿足
UR=R=2.5V
即
15Ω=2.5V
解得R串最大=12Ω,故這個定值電阻的範圍是212Ω。
(6)由(5)知,使用“10Ω2A”的滑動變阻器時,電壓表能達到的最小示數為2.7V;電壓表量程為0∼3V,當電壓表示數U大=3V時, 滑動變阻器分得的電壓
U滑2=4.5V−3V=1.5V
當定值電阻為15Ω時,根據分壓原理有
=
則
R滑=×15Ω=×15Ω=7.5Ω
該滑動變阻器能滿足要求,所以,電壓表的最大示數可以為3V;
綜上,除了更換滑動變阻器的方案以外,小明想到原有器材不變,調整定值電阻兩端的電壓也可以完成實驗,他應控制定值電阻兩端的電壓範圍是2.7V∼3V。
知識點:電流與電壓和電阻的關係
題型:實驗,探究題