17. 小华与同组同学连接了如图甲所示的实物电路来探究“电流与电阻的关系”。

(1)请在图乙虚线框内画出对应的电路图。(电阻箱符号为$\diagdown$)
(2)连接电路时,开关应
(3)实验时增大电阻箱的阻值,应将滑动变阻器的滑片向
(4)重复步骤(3)多次实验,根据所得数据画出电流随电阻变化的图像如图丙所示,该小组实验时$U_0=$
(5)进一步研究发现由图线上的任一点和坐标轴围成的矩形“面积”大小(如图丙阴影所示)都相等,由此可以得出的实验结论是
(1)请在图乙虚线框内画出对应的电路图。(电阻箱符号为$\diagdown$)
(2)连接电路时,开关应
断开
。连好电路后,将电阻箱调至某一阻值,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,使电压表示数为一个适当的值$U_0$,记录电流表的示数和电阻箱的阻值
。(3)实验时增大电阻箱的阻值,应将滑动变阻器的滑片向
右
移动(选填“左”或“右”),使电压表示数
保持不变,并记录相应数据。(4)重复步骤(3)多次实验,根据所得数据画出电流随电阻变化的图像如图丙所示,该小组实验时$U_0=$
6
V。(5)进一步研究发现由图线上的任一点和坐标轴围成的矩形“面积”大小(如图丙阴影所示)都相等,由此可以得出的实验结论是
当电压一定时,电流与电阻成反比
。实验结束后,小组间交流时,发现邻组在相同的坐标系中画出的图像如图丁所示,你认为图像不同的原因是这两个小组所控制的电阻箱两端电压不相同
。答案
(1) 如
(2) 断开 电阻箱的阻值
(3) 右 电压表示数
(4) 6
(5) 当电压一定时,电流与电阻成反比 这两个小组所控制的电阻箱两端电压不相同
解析
【分析】
本题为探究“电流与电阻的关系”的电学实验题,解题思路如下:
1. 画电路图:先明确实物电路中各元件的连接方式(串联为主,电压表并联在电阻箱两端),对应画出规范电路图;
2. 电路连接要求:连接电路时开关需断开,避免短路损坏元件;实验中要探究电流与电阻的关系,需改变电阻并记录其阻值,因此闭合开关后需记录电阻箱的阻值;
3. 滑动变阻器调节:当电阻箱阻值增大时,根据串联分压规律,电阻箱两端电压会变化,需调节滑动变阻器保持其电压不变,据此判断滑片移动方向;
4. 计算控制电压:利用欧姆定律U=IR,从电流-电阻图像中取一组对应数据计算控制电压U₀;
5. 实验结论分析:电流与电阻的乘积为定值(即电压不变),由此得出电流与电阻的关系;不同小组图像不同,是因为控制的电阻箱两端电压不同。
【解析】
(1)根据图甲实物电路,电源、电流表、电阻箱、滑动变阻器、开关依次串联,电压表并联在电阻箱两端,画出对应的电路图(如参考答案中图1);
(2)连接电路时,为保护电路,开关应断开;探究电流与电阻的关系时,需改变电阻的阻值并记录,因此闭合开关,移动滑动变阻器滑片使电压表示数为U₀,记录电流表的示数和电阻箱的阻值;
(3)增大电阻箱阻值,根据串联分压原理,电阻箱两端电压会变大,为保持其两端电压不变,需增大滑动变阻器接入电路的电阻;由图甲可知,滑动变阻器滑片向右移动时接入电阻变大,因此滑片向右移动,使电压表示数保持不变;
(4)根据欧姆定律U=IR,从图丙中取一组数据,如R=2Ω时,I=3A,因此U₀=IR=2Ω×3A=6V;
(5)图线上任一点与坐标轴围成的面积为I×R,即电阻箱两端电压,面积相等说明电压不变,因此结论为:当电压一定时,电流与电阻成反比;邻组图像不同,是因为两个小组控制的电阻箱两端电压不相同。
【答案】
(1)
(2) 断开;电阻箱的阻值
(3) 右;电压表示数
(4) 6
(5) 当电压一定时,电流与电阻成反比;这两个小组所控制的电阻箱两端电压不相同
【知识点】
探究电流与电阻的关系、欧姆定律、串联电路分压
【点评】
本题是电学核心实验题,重点考查实验操作规范、控制变量法的应用、欧姆定律的计算及实验结论分析,需熟练掌握探究电流与电阻关系的实验要点,是初中电学的典型题型。
【难度系数】
0.5
本题为探究“电流与电阻的关系”的电学实验题,解题思路如下:
1. 画电路图:先明确实物电路中各元件的连接方式(串联为主,电压表并联在电阻箱两端),对应画出规范电路图;
2. 电路连接要求:连接电路时开关需断开,避免短路损坏元件;实验中要探究电流与电阻的关系,需改变电阻并记录其阻值,因此闭合开关后需记录电阻箱的阻值;
3. 滑动变阻器调节:当电阻箱阻值增大时,根据串联分压规律,电阻箱两端电压会变化,需调节滑动变阻器保持其电压不变,据此判断滑片移动方向;
4. 计算控制电压:利用欧姆定律U=IR,从电流-电阻图像中取一组对应数据计算控制电压U₀;
5. 实验结论分析:电流与电阻的乘积为定值(即电压不变),由此得出电流与电阻的关系;不同小组图像不同,是因为控制的电阻箱两端电压不同。
【解析】
(1)根据图甲实物电路,电源、电流表、电阻箱、滑动变阻器、开关依次串联,电压表并联在电阻箱两端,画出对应的电路图(如参考答案中图1);
(2)连接电路时,为保护电路,开关应断开;探究电流与电阻的关系时,需改变电阻的阻值并记录,因此闭合开关,移动滑动变阻器滑片使电压表示数为U₀,记录电流表的示数和电阻箱的阻值;
(3)增大电阻箱阻值,根据串联分压原理,电阻箱两端电压会变大,为保持其两端电压不变,需增大滑动变阻器接入电路的电阻;由图甲可知,滑动变阻器滑片向右移动时接入电阻变大,因此滑片向右移动,使电压表示数保持不变;
(4)根据欧姆定律U=IR,从图丙中取一组数据,如R=2Ω时,I=3A,因此U₀=IR=2Ω×3A=6V;
(5)图线上任一点与坐标轴围成的面积为I×R,即电阻箱两端电压,面积相等说明电压不变,因此结论为:当电压一定时,电流与电阻成反比;邻组图像不同,是因为两个小组控制的电阻箱两端电压不相同。
【答案】
(1)
(2) 断开;电阻箱的阻值
(3) 右;电压表示数
(4) 6
(5) 当电压一定时,电流与电阻成反比;这两个小组所控制的电阻箱两端电压不相同
【知识点】
探究电流与电阻的关系、欧姆定律、串联电路分压
【点评】
本题是电学核心实验题,重点考查实验操作规范、控制变量法的应用、欧姆定律的计算及实验结论分析,需熟练掌握探究电流与电阻关系的实验要点,是初中电学的典型题型。
【难度系数】
0.5
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