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某兴趣小组探究“电流与电阻的关系”时,所用电源电压为4.5 V且保持不变,定值电...

某兴趣小组探究“电流与电阻的关系”时,所用电源电压为4.5 V且保持不变,定值电阻阻值分别为20 Ω15 Ω10 Ω5 Ω,滑动变阻器的规格为“020 Ω”。

(1)用笔画线代替导线,按照图甲所示电路,将乙图中的实物图连接完整______

(2)闭合开关后,发现电压表和电流表都无示数,于是小华拆下电压表,用它查找故障。他将电压表的正接线柱接在电源正极,将电压表的负接线柱分别接电路中的HGFEDCBA各接线柱,电压表的示数如下表所示.通过表中数据可判断电路发生的故障是______

导线接触接线柱

H

G

F

E

D

C

B

A

电压表示数/V

4.5

4.5

4.5

4.5

0

0

0

0

 

A.开关接触不良        B.定值电阻开路

C.导线ED开路          D.滑动变阻器短路

(3)排除故障后,小明选择电压表的小量程开始实验。首先将5 Ω电阻接入电路中,记下电流表的示数为0.6 A。接着小明取下5 Ω的电阻再换上10 Ω的电阻,小明和小王对接下来的操作产生了不同的意见。

小明认为:换上的定值电阻阻值更大,电路中电流变小,可以直接闭合开关,再调节滑动变阻器,控制电压表示数与第一次实验相同。

小王认为:闭合开关前,应再次将滑动变阻器调到阻值最大处,闭合开关后再调节滑片,控制电压表示数与第一次实验相同。

你认同______的观点,你的理由是:______

(4)小明按正确操作分别将5 Ω10 Ω15 Ω20 Ω接入电路,并调节滑动变阻器,记录对应的电阻如下表,可得到的结论是:______

电阻

5 Ω

10 Ω

15 Ω

20 Ω

电流

0.6 A

0.3 A

0.2 A

0.15 A

 

(5)实验过程中,滑动变阻器消耗的最小电功率与最大电功率之比是______

(拓展)小明用20 Ω电阻进行完实验后,老师告诉他电压表是有内阻的(约为3 000 Ω),电压表可简化为如图丙所示的部分,小明想要测量电压表的内阻。他问老师要了一个2 000 Ω的电阻R0,按图丁所示接入电路。闭合开关,发现电压表的示数为2.8 V,据此小明算出电压表的内阻为______Ω。(结果保留整数)

 

C 小王 若换上10 Ω的电阻,不调节滑动变阻器就闭合开关,则电压表示数将超过3 V,会烧坏电压表 在导体两端电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比 1:4 3 294 【解析】 (1)电阻与变阻器串联,电压表与电阻并联,电流表与电阻串联,如答图所示;(2)将电压表的正接线柱接在电源正极,由表中数据知:将电压表的负接线柱分别接电路中的D、C、B、A各接线柱时,电压表数为0,说明电源负极到A、B、C、D以外部分可能有断路发生;电压表的负接线柱分别接电路中的H、G、F、E各接线柱时,电压表示数等于电源电压4.5 V,说明电源负极到H、G、F、E间是通路;所以故障的原因是ED间有断路发生,故选C;(3)取下5 Ω的电阻再换上10 Ω的电阻后,若直接闭合开关,由分压原理,电压表示数变大,则电压表示数超过3 V,有可能烧坏电压表;小王认为:闭合开关前,应再次将滑动变阻器调到阻值最大处,闭合开关后再调节滑片,控制电压表示数与第一次实验相同,是正确的操作,故认同小王的观点;(4)根据四次实验数据,电流与电阻之积为:UV=IR=0.2 A×15 Ω=3 V,为一定值,故分析表格中实验数据,可以得出结论:当电压一定时,电流与电阻成反比;(5)根据欧姆定律,电压表示数为U=IR=0.6 A×5 Ω=3 V,根据串联电路电压的规律,变阻器要分得的电压为4.5 V-3 V=1.5 V,当接入5 Ω的电阻时,电路中的电流为0.6 A,此时滑动变阻器的功率最大,为Pmax=UImax=1.5 V×0.6 A=0.9 W;当接入20 Ω的电阻时,电路中的电流为0.15 A,此时滑动变阻器的功率最小,为Pmin=U·Imin=1.5 V×0.15 A=0.225 W,最小功率与最大功率之比为1:4。【拓展】通过电压表的电流与通过电阻R0的电流一样,由于他们两端的电压总值为4.5 V,相当于定值电阻R0分压1.7 V,根据电阻电压关系,即=,可知电压表的内阻约为3 294 Ω。  
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考点分析:
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小明同学在做“探究电流与电压的关系”实验时,准备了以下器材:干电池(1.5 V)两节,电流表(00.6 A03 A)、电压表(03 V015 V)、滑动变阻器(20 Ω 2 A)、定值电阻(5 Ω)、开关各一只、导线若干。根据图甲所示的电路图进行实验。

(1)用笔画线代替导线,按照图甲所示电路,将图乙中的实物图连接完整______

(2)连接好电路,闭合开关前,滑动变阻器滑片P应处于______ (选填“A”或“B”)端;

(3)实验过程中,要使电压表示数逐渐变大,滑动变阻器滑片P应向______ (选填“左”或“右”)移动;

(4)实验过程中,电流表的示数如图丙所示,此时电路中的电流为______A

(5)实验中通过调节滑动变阻器滑片P,测出通过定值电阻R的不同电流和对应的电压值如表所示。老师看后说其中一次是错误的。帮小明分析出错的是第______次,原因是______

实验次数

1

2

3

4

5

6

电压U/V

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

电流I/A

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

 

(拓展)根据实验数据做出的图像如图丁所示,图中阴影部分面积表示的物理量是______

 

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在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”时,同学们提出了如下的猜想:

猜想一:浮力的大小跟物体浸没的深度有关

猜想二:浮力的大小跟物体浸在液体中的体积有关

猜想三:浮力的大小跟液体的密度有关

为了验证上述猜想,老师提供了如下器材:弹簧测力计、金属块、两个相同的圆柱形容器(分别装有一定量的水和盐水)。实验装置如图所示,用弹簧测力计提着金属块逐渐浸入到盛有液体的容器中,弹簧测力计示数越小,说明物体所受的浮力越大。

(1)为了探究浮力大小与物体浸没在液体中的深度是否有关,可选用______的实验来进行分析。

(2)下表是某同学在探究“猜想二”时记录的数据表格,请将其补充完整。

次数

液体

种类

物体浸入液

体的体积

G/N

F/N

F/N

1

未浸入

5

5

0

2

一半浸入

5

3

2

3

全部浸入

5

1

____

 

(3)结合实验过程分析甲、丁、戊图的实验,得出的结论是______

(4)如图能正确反映金属块所受浮力F随浸入水 中深度h变化关系的图像是______

(拓展)结合实验过程分析图中的装置可得出,金属块的体积为______cm3,实验中所用盐水的密度为______kg/m3。(g 10 N/kgρ 1×103 kg/m3

 

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同学们在探究液体压强的实验中,进行了如图乙所示的操作:

1)如图甲所示是用来研究液体压强特点的压强计,发现U形管两端的液面高度不相同,接下来的操作是_____________。解决问题后用手按压压强计上金属盒上的橡皮膜,是为了检查_____________

2)分析AB两图的实验现象,得出的结论是______________________________

3)要探究液体压强与液体密度的关系,应选用图乙中______的两图进行对比。

4)小明保持B图中金属盒的位置不变,并将一杯浓盐水倒入烧杯中搅匀后,他发现U形管两侧的液面的高度差变大了,于是得出了“在同一深度,液体的密度越大,其内部的压强就越大”的结论。同学小婷认为他的结论不可靠,原因是________________________

5)完成实验后,小明发现根据压强计测出水的压强和用烧杯中金属盒的深度计算出水的压强不相等,多次实验仍存在这种现象,经过讨论,发现是由于金属盒的橡皮膜发生形变,从而导致______(选填“>”“<”或“=”)

 

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如图所示为探究影响滑动摩擦力大小的因素的实验装置。

(1)若木板不水平(如图乙所示),仍拉动木块做匀速直线运动,则弹簧测力计的示数______(选填大于/小于/等于)此时木块受到的摩擦力。

(2)图甲中若水平加速拉动弹簧测力计,木块受到的滑动摩擦力______(选填变大/变小/不变)。

(3)通过实验甲,小明收集得下表所示的实验信息。

序号

木块放

置情况

接触面

情况

接触面所受

压力F/N

弹簧测力计

示数F/N

1

平放

木板

4

1.2

2

平放

木板

6

1.8

3

平放

木板

8

2.4

4

平放

棉布

6

2.4

5

平放

毛巾

6

2.8

 

①分析序号为123的三组实验数据可得,______

通过分析序号为______的三组实验数据可得,滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度有关。

(4)小明发现实验中弹簧测力计读数不方便。经过思考,对实验装置进行改进,如图丙所示,实验中______(选填一定/不一定)要匀速拉动小车。

(拓展)物理学中将滑动摩擦力与压力的比值叫做此接触面的动摩擦因数,若木块对木板的压力为10 N,则此时木板与木块的滑动摩擦力为______N

 

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小红和小明在探究影响滑动摩擦力大小的因素时,小红设计并进行了如图所示的三次实验。

(1)在图甲所示实验中,拉动物块做匀速直线运动,则物块所受的滑动摩擦力是______N

(2)比较甲、乙两次实验,可以得出的结论是______,滑动摩擦力越大。

(3)比较______两次实验可以探究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系。

(4)小明仔细观察了小红的实验过程,发现除实验次数少之外,还存在着不足,请你帮小明从实验操作角度写出其中一条:______

(拓展)小明想探究滑动摩擦力是否与接触面积的大小有关,他用弹簧测力计测出木块在水平面上做匀速直线运动时的摩擦力,然后将木块沿竖直方向锯掉一半,测得摩擦力的大小也变为原来的一半。由此得出:当接触面的粗糙程度一定时,接触面积越小,滑动摩擦力越小。你认为小明的结论正确吗?______,理由是______

 

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