問題詳情:
東東同學學習了電學知識以後,選用三節新的乾電池作為電源,並設計瞭如下的電學實驗.
(1)探究導體中電流與導體電阻的關係.選用的定值電阻的阻止分別是5Ω、10Ω、15Ω、20Ω.
①按照*圖所示的電路圖,把乙實物電路補充完整,當滑動變阻器的滑片向左滑動時,電流表示數增大(________________)
②閉合開關後,東東發現電流表沒有示數,電壓表有示數,電路中出現的故障可能是_____.
③東東排除故障後,把5Ω的電阻接入電路,閉合開關,適當調節滑片的位置,電流表的示數如圖*所示,其示數為_____A.
④斷開開關S,把5Ω的電阻換成10Ω的電阻,再次閉合開關後,滑片應向______填“左”或“右”)端移動.
⑤在此實驗中,滑動變阻器接入電路的阻值範圍是_____.
(2)東東同學在電源電壓未知,缺少電流表的情況下,設計瞭如圖丁所示的電路圖 (R0阻值已知),來測量未知電阻Rx的阻值.
①閉合S、S1,斷開S2,適當調節滑片的位置,電壓表示數為U1.
②閉合S、S2,斷開S1,滑動變阻器滑片的位置保持不變,電壓表示數為U2.
③未知電阻的阻值Rx=_____(用字母表示).
【回答】
電阻斷路(或電流表短路) 0.4; 右 6.25Ω﹣25Ω
【詳解】
(1)①滑動變阻器的滑片向左滑動時,電流表示數增大,即電阻變小,故變阻器左下接線柱連入電路中,如下所示:
②閉合開關後,東東發現電流表沒有示數,電壓表有示數,電路中出現的故障可能是電阻斷路(或電流表短路);
③東東排除故障後,把5Ω的電阻接入電路,閉合開關,適當調節滑片的位置,由圖*知道,電流表選用小量程,分度值為0.02A,其示數為0.2A;
④由串聯分壓原理知道,將定值電阻由5Ω改接成10Ω的電阻,電阻增大,其分得的電壓增大;探究電流與電阻的實驗中應控制電壓不變,即應保持電阻兩端的電壓不變,由串聯電路電壓的規律知道,應增大滑動變阻器分得的電壓,即應增大滑動變阻器連入電路中的電阻,所以,滑片應向右端移動;
⑤當電阻5Ω的電阻接入電路,最大電流為0.4A,由串聯電阻的規律和歐姆定律知道,變阻器連入電路的最小電阻是:
;
根據串聯電路的規律及分壓強原理知道:
,
即
解得:R滑大=25Ω;即在此實驗中,滑動變阻器接入電路的阻值範圍是6.25Ω﹣25Ω;
(2)在步驟①中,電壓表測待測電阻和定值電阻的總電壓,在步驟②中,電壓表定值電阻的總電壓,因此時各電阻的大小和電壓不變,根據串聯電路電壓的規律,待測電阻的電壓為U1﹣U2,由分壓原理知道:
,
所以,未知電阻的阻值是:
.
知識點:電流與電壓和電阻的關係
題型:實驗,探究題