(1)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P移到____(选填“A”或“B”)端 (2)闭合开关后,他们移动滑动变阻器的滑片至某一位置,电压表示数为0.7V,电流表示数如图乙所示,接着继续探究,把所测数据填在了下表中 实验次数 电压U/V 电流I/A 1 0.7 2 1 0.18 3 1.1 0.20 4 1.5 0.26 5 1.7 0.30 ①图乙中电流的示数为____A。
②图丙是以电流Ⅰ为纵坐标、电压U为横坐标建立的平面直角坐标系,请根据他们所测数据、在坐标系中描点,画出I﹣U图象,并标标记为a。 (___)
(3)图丙中b、c、d三条I﹣U图象,是其他组同学选择5Ω、10Ω和20Ω的定值电阻,按图甲电路测量数据所画。
①单独分析图丙中每条I﹣U图象,可以得到的结论是_____。
②该小组同学发现,分析图丙中的I﹣U图象,还能得到:“当导体两端电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比”这一规律。请写出分析方法:_____。
③验证②中的规律,该小组的同学选择了5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻,准备分别接入图甲电路,测量电流进行探究,有同学提议:既然探究时需要保持电阻两端电压不变,图甲中可以不用连接滑动变阻器和电压表。他们按照提议分别将三只电阻由小到大接入电路,闭合开关后,读出电流表示数分别为0.42A,0.24A,0.13A,发现无法验证②中的规律。于是他们计划仍按图甲进行探究,分析测量数据后,选定准备加在电阻两端的电压值U.为确保完成验证,则这个电压值U的范围为____。 A.1.5V<U≤3V B.1.3V<U<2.1V C.1.3V<U≤2.6V D.2.1V<U<2.6V
【答案】(1)B; (2)①0.12; ②; (3)①电阻一
定时,电流与电压成正比: ②控制变量法; ③B 【解析】 【分析】
(1)闭合开关前,滑片必须处于最大阻值处;
(2)根据图乙中电流表选用小量程确定分度值读数;在坐标系中描点,画出I-U图象; (3)①单独分析图丙中每条I-U图象为过原点的直线,据此得出结论;
②由上图知,当电压为0.8V时,找出对应的电流大小,结合电阻大小,考虑到误差因素,得出结论;
③根据U=IR得出3次实验中电阻的电压分别为2.1V、2.4V、2.6V分析小于电源电压的原因;
设电源本身的电压为E,对外提供的电压为U,根据欧姆定律,得出R获得的电压为表达式,将此式变形,由数学知识得出关系式,根据根据该小组的同学选择了5Ω、10Ω的定值电阻,电源内阻r之外的电阻获得的电压分别为2.1V、2.4V,得出故这个一次函数关系式;
要控制当电阻的电压值U为一定值,根据串联电路电压的规律,变阻器分的电压也为一定值,由分压原理,定值电阻和变阻器分得的电压之比 一定值,故当电阻为20Ω时,变阻器连入电路中的电阻最大为20Ω,此时的总电阻为40Ω,代入这个关系式得出电压表最小值,根据分压原理,确定电压表示数大于的电压值;当电阻最小为5Ω时,电路中的电流最大,变阻器连入电路中的电阻最小,此时电压表有最大值,同理求出小于的电压值。 【详解】
(1)根据题意可知,闭合开关前,滑片必须处于最大阻值处,即应将滑动变阻器的滑片P移到B端;
(2)①图乙中电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流表的示数为0.12A; ②图丙是以电流Ⅰ为纵坐标、电压U为横坐标建立的平面直角坐标系,根据他们所测数据、在坐标系中描点,画出I-U图象,并标记为a,如下图所示:
(3)①单独分析图丙中每条I-U图象,因为过原点的直线,故可以得到的结论是电阻一定时,电流与电压成正比;
②由上图知,当电压为0.8V时,对应的电流大小约为0.032A、0.066A、0.16A,结合电阻大小分别为20Ω、10Ω、5Ω,考虑到误差因素,电流与对应的电阻之积为一定值,故还能得到:当导体两端电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比”这一规律;分析方法采用了控制变量法;
③根据U=IR可知3次实验中电阻的电压分别为2.1V、2.4V、2.6V,都小于电源电压3V,是因为电源有内阻的原因;
设电源本身的电压为E,对外提供的电压为U, 根据电阻的串联和欧姆定律可得,电路中的电流:I?由欧姆定律,R获得的电压为:U?IR?E, R?rE?R,R?r1R?rRr1r1??????,由数学知识得,对外提供的电压U的倒数与串联UEREREREER电阻(电源内阻r之外的电阻)的倒数为一次函数的关系,即为
11?k?b,根据该小UR组的同学选择了5Ω、10Ω的定值电阻,电源内阻r之外的电阻获得的电压分别为2.1V、2.4V,将已知量代入上式:
1111?k??b,?k??b,解方程组得:2.1V5?2.4V10?k?5?315?13??,b?,这个一次函数关系式为:?,他们计划仍
8.4V8.4VU8.4VR8.4V按图甲进行探究,因要控制当电阻的电压值U为一定值,根据串联电路电压的规律,变阻器分的电压也为一定值,由分压原理,定值电阻和变阻器分得的电压之比为一定值,故当电阻为20Ω时,变阻器连入电路中的电阻最大为20Ω,此时的总电阻为40Ω,代入这个关
15?13???,解得U=2.6V,变阻器与电阻的电阻相等,根据分压原U8.4V40?8.4V理,故电压表示数为1.3V;
系式:
当电阻最小为5Ω时,电路中的电流最大,变阻器连入电路中的电阻最小,此时电压表有最大值,当变阻器电阻连入电路中的电阻为0时,将5Ω代入这个关系式:
15?13???,解得U=2.1V,综上,他们计划仍按图甲进行探究,分析测量U8.4V5?8.4V
数据后,选定准备加在电阻两端的电压值U,为确保完成验证,则这个电压值U的范围为1.3V<U<2.1V,故选B。
上海彭浦中学物理欧姆定律单元综合测试(Word版 含答案)
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