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7.在“探究电流与电阻的关系”实验中,现有器材如下:电源(电压恒定但未知)四个定值电阻R1(5Ω)、R2(10Ω)、R3 (15Ω)、R4(20Ω),标有“XΩ 1A”的滑动变阻器(阻值模糊不清).电压表(可用量程:0~3V、0~15V),电流表(可用量程:0~0.6A),导线、开关.
(1)设计并正确连接如图甲所示的电路,把定值电阻R1接入图甲中的A、B两点之间,将滑动变阻器的滑片移到最右端(选填“左”或“右”),闭合开关,移动变阻器的滑片,使电压表的示数为2V,电流表的示数应为0.4A.
(2)分别用定值电阻R2、R3、R4依次替换R1,重复(1)的实验步骤.根据所测得的四次实验数据绘制出I-R图象,如图乙所示,由图象可得出的结论是:在导体两端电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比.
(3)当使用定值电阻R4进行实验时,刚一闭合开关,就发现电压表的示数恰好为2V.为了用以上四个定值电阻完成实验并确保电路安全,应控制A、B两点之间的电压在2V到3V范围内.
(4)使用定值电阻R2和R3进行试验过程中,读取数据时,滑动变阻器消耗的电功率之比为4:1.

分析 (1)闭合开关前,需将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处;根据欧姆定律可求出电压表示数为2V时电流表的示数;
(2)电压一定时,电流与电阻成反比;
(3)根据串联电路分压规律可知,定值电阻两端电压的最小值,据此得出AB之间的电压范围;
(4)先根据图乙读出定值电阻R1和R4接入电路时电流,然后P=UI即可求出滑动变阻器消耗的电功率之比.

解答 解:(1)闭合开关前,需将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处,故将滑片移到最右端;
电流表的示数:I=$\frac{U}{{R}_{1}}$=$\frac{2V}{5Ω}$=0.4A;
(2)根据图乙可知,在导体两端电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比;
(3)因为R4的阻值最大,因此当R4接入电路时,电压表示数刚好为2V,说明R4两端的最小电压为2V,因此为了用以上四个定值电阻完成实验且确保电路安全,应控制A、B两点之间的电压在大于2V范围内;
由于电流表的量程为0.6A,因此定值电阻两端允许的最大电压:U最大=I最大R1=0.6A×5Ω=3V;
故A、B两点之间的电压范围为2V~3V;
(4)根据图乙可知,当R1接入电路时,电路电流为0.4A;当R4接入电路时,电路电流为0.1A;
因为定值电阻两端电压相等,电源电压不变,因此滑动变阻器两端电压也相等;
由P=UI可得,滑动变阻器消耗的电功率之比:P2:P3=I1:I4=4:1.
故答案为:(1)右;0.4;(2)反;(3)2;3;(4)4:1.

点评 此题是探究电阻上的电流跟它两端电压关系的实验,注意控制变量法在实验中的应用,考查了实验结论的得出,同时考查了I-R图象的分析.

练习册系列答案
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17.小红同学用如图甲所示的装置对冰加热,根据实验记录分别绘制了冰熔化时和水沸腾时温度随时间变化的图象,如图丙、丁所示.请回答:

①图乙中,温度计的示数为92℃.图丙中,BC段表示冰的熔化过程.
②比较图丙中AB段与CD段可以看出:吸收相同热量时,冰升温比水升温快,原因是冰的比热容小于水的比热容.

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18.重庆一中物理兴趣小组的小娅和小燕同学在学习了凸透镜成像的规律之后,分别利用手中的实验器材进一步研究了凸透镜的相关特点

(1)小娅所使用的装置如图1所示,在探究“凸透镜对光线的作用”时,首先在两个透明玻璃长方体容器中充入蚊香烟雾,然后将水注入橡皮膜,制成液体透镜,再将液体透镜放置在两个玻璃容器之间,如图1甲所示,让光线沿图示方向射入玻璃容器,经透镜折射后折射光线将偏向(选填“偏离”或“偏向”)主光轴.如果此时再用注射器向橡皮膜注水,改变液体透镜的凸起程度,则折射光线偏折的程度会改变(选填“会改变”或“不改变”).
(2)小娅在用液体透镜探究“凸透镜成像规律”时,蜡烛、光屏和液体透镜的位置如图1乙所示,光屏上出现清晰的烛焰像,若透镜位置不动,将蜡烛移到光具座10cm刻度时,则烛焰经凸透镜所称的像是C.
A.放大、倒立的实像          B.放大、正立的虚像
C.缩小、倒立的实像          D.缩小、正立的实像
(3)小燕同学则选择利用实验室里现有的凸透镜进行研究,她将此凸透镜正对太阳光,在透镜的另一侧移动光屏,直至光屏上呈现出最小最亮的光斑,如图2甲所示,可知此凸透镜的焦距约为11cm.她将一支点燃的蜡烛放在凸透镜的焦点处,保持凸透镜的位置不变,将光屏逐渐向远离凸透镜的方向移动,在光屏上光斑的大小将不变(选填“不变”、“变大”或“变小”).

(4)当蜡烛、凸透镜位于图2乙中的位置时,光屏上得到一个清晰的像,此时所成的像与照相机所成的像性质相同(选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”).
(5)如果在第(4)问的基础上,小燕将蜡烛移到图乙中30cm刻度线处,这时光屏应向右 (选填“左”或“右”)移动才能在光屏上得到清晰的像;接着她又把蜡烛移到距离凸透镜35cm的刻度线处,发现屏上的像变模糊了,此时她摘下自己的眼镜,放在蜡烛和凸透镜之间,光屏上又出现了清晰的像,则小刚戴的是远视(选填“近视”、“远视”)眼镜.
(6)当点燃的蜡烛距离凸透镜11.3cm时(已经调节烛焰的中心,透镜的中心,光屏的中心在同一高度),在光具座上无论怎么样移动光屏都得不到清晰的像,原因可能是光具座长度较短.
(7)小燕同学做实验时,由于蜡烛长时间燃烧,会使烛焰在光屏上所成的像少许偏离光屏的中央,要使像继续成在光屏中央,只调节透镜,她应将透镜适当的向下(选填“上”、“下”)移动.

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(3)甲组实验中,正确操作后收集到如下实验数据,在图丙中画出水的温度随时间变化的图象.
加热时间/min01234
温度/℃沙子2025293439
2021222324
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A.采用完全相同的加热方式
B.采用酒精灯加热时,酒精灯里所加的酒精量相同
C.取相同质量的水和沙子
D.盛放水和沙子的容器相同
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