明利用以下实验器材进行实验:阻值不同的定值电阻若干、电压表、电压为3V的电源、开关及导线。请回答下列问题:
实验次数 1 2 3 AB间电阻/Ω 10 20 30 CD间电阻/Ω 5 10 15
(1)连接电路时,应将开关处于______状态(选填:“断开”或“闭合”); (2)如图甲所示,小明将阻值为10Ω和5Ω的电阻分别接入电路中AB和CD两位置,闭合开关,电压表的示数如图乙所示,则AB间电压为______V。比较两电阻阻值和所分电压值可得初步结论:串联电路中,电阻值越大,其所分电压______;
(3)为了进一步探究电压的分配规律,小明更换电阻完成了上表中2、3两次实验,观察到每次实验电压表示数几乎不变。分析实验数据发现AB间和CD间的电压之比与其对应电阻阻值之比相等,于是得出:“串联电路中各部分电路按其阻值之比分配电源电压”的结论。根据这一实验过程得出的结论是否可信?______(选填:“可信”或“不可信”),你的理由是:______。
【答案】断开 2 越大 不可信 要得到普遍性规律,实验中每次实验的电阻比值应不同 【解析】 【分析】 【详解】
(1)[1]连接电路时,开关处于断开状态。
(2)[2]电压表使用0~3V量程,每一个大格代表1V,每一个小格代表0.1V,10Ω两端的电压是2V。
[3] 通过阻值为10Ω电阻的电流为
U12VI===0.2A R110?串联电路中电流处处相等,所以5Ω电阻两端的电压为
U2=IR2=0.2A×5Ω=1V
所以串联电路中,电阻值越大,其所分电压越大。
(3)[4][5]实验过程中,三次实验的电阻比都是2:1,具有偶然性,实验中每次实验的电阻比
值不同,才能得到普遍性结论,所以这一实验过程得到的结论不可信。
8.探究“电流与电压和电阻的关系”:
(1)请根据图(甲)中电路图,用笔画线代替导线将实物图(乙)连接完整,使滑动变阻器的滑片P向右移动时,接入电路的电阻变大. (_______) 实验电路 (2)探究“电流与电压的关系”时,某小组在ab间接入电阻R1,移动滑片P,将测量数据记录在表一中,当电压表示数为2.0V时,对应的电流值如图(丙)所示,实验步骤 为_____A.另一小组使用其它阻值的电阻R2,测量数据如表二所示,根据两组数据描绘出相应的I﹣U图象. 表一(R1) U/V I/V 1.0 0.20 2.0 3.0 0.60 实验结论 (4)探究“电流与电压的关系”时,进行了多组数据的测量,其目的是为了_____问题讨论 (填字母序号). A.寻找普遍规律 B.取平均值减小误差 (5)某同学继续探究“电流与电阻的关系”时,先测出了5Ω电阻在2.0V电压下的电流,然后断开开关,将5Ω电阻换成10Ω电阻,闭合开关,直接读出电流值,这种做法_____(选填“正确”或“错误”),理由是_____. (3)根据描绘出的I-U图象可以得出结论:在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成_____;其中图线_____表示的是R1的I﹣U图象.
表二(R2)
U/V I/V 0.8 0.08 1.6 0.16 2.6 0.26
【答案】 0.4 正比 a A 错误 没有控制
电阻的电压不变 【解析】 【详解】
(1)使滑动变阻器的滑片P向右移动时,接入电路的电阻变大,故变阻器左下接线柱连入电路中,如下图所示:
(2)当电压表示数为2.0V时,对应的电流值如图(丙)所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流为 0.4 A;
(3)根据描绘出的I- U图象为过原点的直线,故可以得出结论:在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比; 由欧姆定律,R1?U11.0V??5Ω; I10.20A
R2?U20.8V??10Ω>5Ω; I20.08A故电压相等时,通过R1的电流大, 其中图线a表示的是R1的I-U图象;
(4)探究“电流与电压的关系”时,进行了多组数据的测量,其目的是为了寻找普遍规律,选A;
(5)探究“电流与电阻的关系”时,要控制电阻的电压不变,先测出了5Ω电阻在2.0V电压下的电流,然后断开开关,将5Ω电阻换成10Ω电阻,闭合开关,直接读出电流值,由分压原理,电阻的电压大于2V,故这种做法错误,理由是没有控制电阻的电压不变.
9.阅读下列材料,并回答问题。
在伏安法测电阻的实验中,可以有以下两种测量方法,分别叫内接法和外接法。如图所示,分别为实验电路的一部分。电流表与电压表都有电阻,它们的电阻叫内阻,电流表的内阻非常小,约为RA=0.05Ω,所以在电学实验中,它的内阻常常忽略不计;电压表的内阻非常大,约为RV=10kΩ,连入电路中通过的电流很小,所以在电学实验中通过它的电流常常忽略不计。但在实际测量中这些忽略不计的物理量却使测量结果产生误差。 博涵同学带领创新实验小组,仔细阅读上述材料后,购买了两个定值电阻并向物理老师借来所需器材进行了测量,两个定值电阻的阻值分别为R1=5Ω,R2=20kΩ,小组同学们为了减小实验误差,选择恰当的方法进行了合作探究,分别测出了两个电阻的阻值。 若你也做为博涵创新实验小组的一员,在测量R1=5Ω的阻值时,请你回答: (1)此实验中你们选择的恰当方法是_____(选填字母) A.内接法 B.外接法
(2)用你们选择的方法测得的电阻值比真实值_____(选填“偏大”或“偏小”) (3)请根据欧姆定律解释测量结果偏大或偏小的原因。
【答案】B 偏小 若采用外接法,电压表测的电压是准确的,根据并联电路电流的规律,电流表的示数等于通过定值电阻的真实电流和通过电压表的电流,故电流表示数比通过定值电阻的电流偏大,由欧姆定律,R=【解析】 【分析】
(1)根据已知条件讨论:
若采用内接法,电流表测的通过定值电阻的电流是准确的,根据分压原理,得出电流表分去的电压为电压表示数大小关系;
若采用外接法,电压表测的电压是准确的,根据分流原理,得出通过电压表的电流与电流
U,用这种方法测得的电阻值比真实值偏小。 I
表示数的大小关系;
从而比较采用内、外接法对测量的影响的大小,据此分析;
(2)(3)若采用外接法,电压表测的电压是准确的,根据并联电路电流的规律,由欧姆定律分析用这种方法测得的电阻值与真实值偏差。 【详解】
(1)电流表的内阻非常小,约为RA=0.05Ω;电压表的内阻非常大,约为RV=10kΩ,在测量R1=5Ω的阻值时,若采用内接法,如上左图,电流表测的通过定值电阻的电流是准确的,定值电阻为电流表内阻的 的 5??100倍,由分压原理,电流表分去的电压为电压表示数
0.05?1UV,???①;若采用外接法,电压表测的电压是准确的,定值电阻是电压表内
1?1005??4?5?10倍,根据分流原理,假设通过定值电阻的电流为I′,由分流原理,则410?1I????②;比较①②得,采用外接法对测量的影响较小,选32?10阻的 通过电压表的电流为 B;
(2)(3)若采用外接法,电压表测的电压是准确的,根据并联电路电流的规律,电流表的示数等于通过定值电阻的真实电流和通过电压表的电流,故电流表示数比通过定值电阻的电流偏大,由欧姆定律,R?U,用这种方法测得的电阻值比真实值偏小。 I故答案为:(1)B;(2)偏小;(3)若采用外接法,电压表测的电压是准确的,根据并联电路电流的规律,电流表的示数等于通过定值电阻的真实电流和通过电压表的电流,故电流表示数比通过定值电阻的电流偏大,由欧姆定律,R?比真实值偏小。 【点睛】
本题考查串联、并联电路的规律及欧姆定律的运用。要明确电学实验中,当满足待测电阻阻值远小于电压表内阻时,电流表应用外接法,当电流表内阻远小于待测电阻阻值时,电流表应用内接法。体现了与高中知识的衔接。
U,用这种方法测得的电阻值I
10.某小组同学准备探究“通过导体的电流与电压、电阻的关系”实验器材有:干电池2节,滑动变阻器(20Ω,1A)、电流表、电压表、开关各一个,不同阻值的定值电阻及导线若干,图甲是他们连接的实验电路。