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7.小芳用如图甲所示的实验器材探究“电流与电阻的关系”.电源电压恒为3V,滑动变 阻器上标有“20Ω 2A”字样,阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω、50Ω 的定值电阻各一个.

(1)连接电路时开关应断开,滑片应置于B(选填“A”或“B”).
(2)小芳5Ω 定值电阻接入电路后,闭合开关,发现电流表无示数而电压表有示数,则电路中的故障可能是电阻R断路;排除故障后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片P,使电流表的示数如图乙所示,请将此时电流表的示数填入下表中.
(3)将5Ω 定值电阻换成10Ω 定值电阻,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片 P,眼睛观察电压表,直到其示数为1.8V时,停止移动滑片,记录此时各表的示数.
 实验次数 定值电阻(Ω) 电流表示数(A)
 15 0.36
 210  0.18
 320 0.09
(4)将10Ω 定值电阻换成20Ω 定值电阻,重复步骤(3).
(5)实验记录的多组数据如下表所示.分析数据可得出结论:当电压一定时,通过导体 中的电流与电阻成反比.
(6)实验结束后,小芳问老师在此实验中不能(选填“能”或“不能”)换用50Ω 的定值电阻进行实验?老师指导小芳分析了其原因是滑动变阻器最大阻值太小,无法保持电压表示数为1.8V.

分析 (1)为保护电路,连接电路时开关应断开,变阻器连入电路中的电阻最大;
(2)若电流表示数为0,说明电路可能断路;电压表有示数,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的支路以外的电路是完好的,则与电压表并联的电阻断路了;
根据图中电流表小量程读数;
(3)根据欧姆定律,求出电压表示数,研究电流与电阻的关系时,应保持电压表示数不变;
(5)电流与电阻的关系:电压一定,电流与电阻成反比;
(6)根据分压原理,求出若换用50Ω的定值电阻进行实验时定值电阻的电压判断.

解答 解:(1)为保护电路,连接电路时开关应断开,变阻器连入电路中的电阻最大,即移动到B端;
(2)经分析,小芳5Ω 定值电阻接入电路后,闭合开关,发现电流表无示数而电压表有示数,则电路中的故障可能是定值电阻R断路;
图甲乙中电流表选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.36A;
(3)根据欧姆定律,电压表示数为U=IR=0.36A×5Ω=1.8V;
将5Ω电阻换成10Ω后,电压表的示数会变大,所以应该增大滑动变阻器的阻值,即应将滑动变阻器的滑片P向A移动,使电压表仍为原来的示数不变,仍为1.8V;
(5)纵向分析表中数据,可知,当电压一定时,电阻为原来的几倍,电流为原来的几分之一,即当电压一定时,通过导体中的电流与电阻成反比;
(6)当定值电阻为50Ω时,即使滑动变阻器最大阻值为20Ω连入电路,根据分压原理,此时定值电阻两端的电压最小,电路中的电流为I=$\frac{U}{R{+R}_{滑}}=\frac{3V}{50Ω+20Ω}$,定值电阻两端的电压U=IR=$\frac{3}{70}$A×50Ω≈2.14V>1.8V,无法保持定值电阻两端电压始终为1.8V.
故答案为:(1)断开;B;
(2)电阻R断路;如上表如所示;
(3)电压;1.8;
(5)反;
(6)滑动变阻器最大阻值太小,无法保持电压表示数为1.8V.

点评 此题是探究电流和电阻的关系实验,考查了注意事项、常见故障的分析、控制变量法的应用、实验的操作过程、及数据的处理能力,涉及到了串联电路中电流、电压的关系及欧姆定律的灵活应用.

练习册系列答案
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物理
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时的能量
每次充满的时间每次充满电正常行驶的距离
数据380V700V72kW1.8×107J30s5km
(1)关于电动汽车的物理知识,下列说法错误的是B
A.电动汽车的能量转化是电能转化为机械能
B.电动汽车的电动机是根据电磁感应发明而来
C.电动汽车前进和倒车,通过改变电流方向来改变电动机转动方向的
D.首先发现电与磁之间联系的科学家是奥斯特
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