小华利用如图乙所示的器材设计电路来探究“电流与电阻的关系”,已知电源电压为4.5V且保持不变,实验用到的定值电阻R的阻值分别为25Ω、20Ω、15Ω、10Ω,滑动变阻

发布时间:2020-08-09 09:26:00

小华利用如图乙所示的器材设计电路来探究“电流与电阻的关系”,已知电源电压为4.5V且保持不变,实验用到的定值电阻R的阻值分别为25Ω、20Ω、15Ω、10Ω,滑动变阻器的规格为“50Ω,2A”.

(1)请在图甲的方框中画出该实验的电路图.
(2)根据电路图,用笔画线代替导线在图乙所示的实物电路中补上二根导线,使电路连接完整?(要求滑片向右移时,电压表示数变小,不得改动已有的接线.);
(3)本实验中使用滑动变阻器除了保护电路外,主要目的是:______.
(4)在本实验操作中,还有一些问题请思考后回答:
①正确连好电路闭合开关,发现电流表无示数,电压表有较大示数,如果电路中只有一处故障,且导线及相关连接处均完好,则故障为______;
②实验中,若要保持电压表示数为2.5V不变,当定值电阻为10Ω时,应移动滑动变阻器的滑片P,使其接入电阻为______Ω;
③为了顺利完成整个实验,小华应利用滑动变阻器控制定值电阻R两端的电压至少保持______V不变.

网友回答

解:(1)电流表与电阻串联,测量电流,电压表与电阻并联,测量电阻两端的电压,滑动变阻器串联可以进行多次测量,然后与开关、电源组成电路,如下图所示:

(2)当10Ω的定值电阻串联在电路中且滑动变阻器接入电路中的电阻为0时,电路中的电流最大,根据欧姆定律可得I===0.45A,所以电流表的量程为0~0.6A,即定值电阻的右接线柱与电流表的0.6接线柱连接,滑动变阻器的左下方接线柱与定值电阻的右接线柱相连,如下图所示:

(3)在保持电阻不变时,电流跟电压成正比,故I-U图象应该是直线,故乙图正确;
(3)实验时用到了滑动变阻器,闭合开关时,滑动变阻器连入电路电阻最大,电路中电流最小,起到保护电路的作用,实验时,通过调节变阻器的阻值,使电压表的示数保持不变,因此滑动变阻器的作用有:控制定值电阻R两端的电压不变和保护电路的作用;
(4)①电路闭合开关,发现电流表无示数,电压表有较大示数,且导线及相关连接处均完好说明电压表并联的部分断路即定值电阻R断路;
②∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
∴此时滑动变阻器两端的电压U滑=U-UR=4.5V-2.5V=2V,
∵串联电路中各处的电流相等,
∴根据欧姆定律可得:=,即=,
解得:R滑=8Ω;
③当阻值为25Ω的定值电阻与整个滑动变阻器串联时,
电路中的电流为I===0.08A,
定值电阻两端电压为U=IR=0.08A×25Ω=2V.也就是说,为保证在滑动变阻器变阻范围内完成本实验,定值电阻两端电压不能低于2V.
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