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5.小彬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)请你用笔画线代替导线,把图甲所示的实验电路补充完整.
(2)小彬将5Ω定值电阻接入电路后,闭合开关,发现电流表有示数而电压表无示数,则电路中的故障可能是定值电阻R1短路(写出一种);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,此时电路中的电流为0.36A.
(3)将5Ω定值电阻换成10Ω定值电阻,闭合开关,为了保持电压表的示数不变,应将滑动变阻器的滑片P向A(选填“A”或“B”)移动,记录此时各表的示数.
(4)将10Ω定值电阻换成20Ω定值电阻,重复步骤(3).
实验次数定值电阻(Ω)电流表示数(A)
15
2100.18
3200.09
(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,小彬问老师在此实验中能否换用50Ω的定值电阻进行实验?老师指导小彬分析了不能更换的原因.你认为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)电压表与电阻并联,电流表、滑动变阻器与电阻串联,滑动变阻器要接一上一下;
(2)根据电流表和电压表有示数进行分析具体原因;根据电流表的量程和分度值读出电流值;
(3)根据串联电路的分压特点,换接电阻后,应保持电压表的示数不变,根据串分压的知识判断滑片的移动方向;
(5)电流与电阻的关系:电压一定,电流与电阻成反比;
(6)根据欧姆定律求出若换用50Ω的定值电阻进行实验时结合串联电路的分压特点即可判断电压表最大示数.

解答 解:(1)电压表与电阻并联,由于电源电压为3V,所以应选择0~3V的量程;滑动变阻器已接了下面一个接线柱,可再接上面任意一个接线柱,如图所示:

(2)电流表有示数,电压表无示数,说明与电压表并联部分发生短路,或定值电阻R1短路;由乙图知,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.36A;
(3)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;
(5)电流和电阻的关系为: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,此时滑动变阻器最大阻值为20Ω,
根据串联电路的分压特点可知:$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}=\frac{{R}_{1}}{{R}_{2}}$,
所以,$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}=\frac{50Ω}{20Ω}$=$\frac{5}{2}$,
则定值电阻两端最小电压为$\frac{5}{7}$×3V≈2.14V>1.8V,
由此可知无法保持定值电阻两端电压始终为1.8V.
故答案为:(1)如图所示;(2)定值电阻R1短路;0.36;(3)电压;A;(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,考查了控制变量法的应用,同时考查了电流表、电压表、滑动变阻器的接法,考查了电流表的读数及电阻的计算,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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科目:初中物理 来源: 题型:选择题

15.下列说法正确的是(  )
A.利用声和电磁波都能测量月球到地球的距离
B.化石能源和太阳能都是可再生能源
C.太阳是能源之母,但水能和风能与太阳无关
D.太阳能和核能都属于新能源

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科目:初中物理 来源: 题型:解答题

16.小聪对冰加热,冰熔化成水直至沸腾.在此过程中他通过测量绘制了温度随时间变化的图象,如图所示.
(1)冰的熔点是0℃;
(2)在0-1min比4-5min升温快,这是由于固态时的比热容比液态时的比热容小(选填“大”或“小”);
(3)在BC过程中,物质的内能变大(选填“变大”、“变小”或“不变”),理由在熔化过程中要继续吸热;
(4)若烧杯中水的质量为0.05kg,从20℃加热到60℃需要吸收热量8.4×103J,水的比热容为c=4.2×103J/(kg.℃);
(5)水在沸腾过程中,温度将不变(选填“升高”、“降低”或“不变”).

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13.在如图所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关S,电路正常工作一段时间后灯熄灭,且只有一只电表的示数变大,若电路中只发生一处故障,且只发生在灯L或电阻R上,如果将灯L和电阻R的位置对换后,下列推断正确的是(  )
A.若R短路,则两电表的指针均无偏转
B.若R断路,则两电表的指针均发生偏转
C.若L短路,则两电表的指针均发生偏转
D.若L短路,两电表的指针均无偏转

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20.在探究“电流与电阻的关系”的实验过程中,小明选择了5Ω、10Ω、20Ω、25Ω五个电阻进行实验,电路图如图甲所示.

(1)请用笔画线代替导线将图乙中未完成的电路完成,且使变阻器滑片向右移动时电流表示数变大.(导线不能交叉)
(2)连接电路时,开关应处于断开(选填“断开”或“闭合”)状态.
(3)连接好电路,闭合开关,发现电流表没有示数,移动滑动变阻器的滑片,电压表示数始终接近电源电压.造成这一现象的原因可能是A(填字母).
A.电阻断路   B.电流表坏了  C.滑动变阻器短路  D.电阻短路
(4)排除电路故障进行实验.为达到实验目的,滑动变阻器除了起到保护电路的作用外,还起到调节电阻两端电压保持不变的作用.实验中,当把5Ω的电阻换成10Ω的电阻后,应把变阻器滑片向左(填“左”或“右”)滑动,同时眼睛盯住电压表才可能达到这个目的.
(5)根据实验数据,作出I-R图象如图丙所示.根据实验目的分析图象可得出结论:电压不变时,导体中的电流与导体的电阻成反比.

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10.实验室购买了一捆长度为100m的铜导线,某同学想通过实验测定其实际长度.该同学首先测得导线横截面积为1.0mm2,查得此类导线每1m的电阻为1.7×10-2Ω,再利用图甲所示电路测出整捆铜导线的电阻Rx,从而确定导线的实际长度.
可供使用的器材有:电流表(0~0.6A)、电压表(0~3V)、滑动变阻器R1(“5Ω,1A”)、滑动变阻器R2(25Ω,1A)、电源(电压6V)、开关、导线若干.

回答下列问题:
(1)实验中滑动变阻器应选R2(选填“R1”或“R2”),闭合开关S前应将滑片移至a端(选填“a”或“b”).
(2)请在图甲中用笔画线代替导线完成剩余部分的连接.
(3)调节滑动变阻器,当电流表的读数为0.50A时,电压表示数如图乙所示,读数为0.8V.
(4)导线实际长度为94.1m,(保留1位小数)

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17.如图,实验中的女生长发上扬,下列选项中,不属于保证该实验成功的必要条件是(  )
A.金属球壳必须带电
B.身体必须直接接触金属球壳
C.身体必须与金属球壳不断摩擦
D.身体与大地之间必须用绝缘材料隔离

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14.如图是电磁波家族,真空中各种电磁波的传播速度相同,某类恒星温度较低,呈暗红色;另一类恒星温度极高,呈蓝色.根据所给信息可推测(  )
A.红外线波长比蓝光波长短B.红光与X射线都是电磁波
C.恒星温度越高,发出的光频率越低D.真空中红光比无线电波传播速度大

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9.如图1所示是探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验,根据此图回答下列问题.

(1)分析比较图1①②,物体放入水中后,弹簧测力计的读数将变小(选填:变大、变小).
(2)将同一钩码放在图1③的另一种液体中,发现弹簧测力计读数变得更小,说明此液体的密度比水的密度大(选填:大、小).比较②③可得出浮力大小与液体的密度有关.
(3)某金属块挂在弹簧测力计上,将金属块从空气中慢慢浸入密度为ρ的液体中,直到金属块接触容器底为止.图2给出了弹簧测力计示数 F与金属块浸入液体前后高度(或深度)h的关系图线.则金属块的质量m=$\frac{{F}_{1}}{g}$,金属块的体积V=$\frac{{F}_{1}-{F}_{2}}{ρg}$,金属块的密度ρ=$\frac{{F}_{1}}{{F}_{1}-{F}_{2}}$ρ(用图中的字母及g表示上述各物理量).

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