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小顺同学利用四个定值电阻(5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω)、规格为“15 ...

小顺同学利用四个定值电阻(5 Ω10 Ω15 Ω20 Ω)、规格为“15 Ω 1 A”的滑动变阻器、电压恒为4.5 V的电源、电压表、电流表、导线和开关等器材,进行了“探究电流与电压、电阻关系”的实验。

(1)小顺选择10 Ω的定值电阻,连接了如图甲所示电路,检查发现电路中有一根导线连接错误,请在图中连接错误的那根导线上打“”,并用笔画线代替导线将电路连接正确______

(2)改正错误后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,发现电压表示数随着改变,电流表始终无示数,若电路只有一处故障,其故障是______

(3)实验中滑动变阻器除了保护电路,还具有______的作用。

(4)排除故障后,闭合开关,调节滑片到适当位置,电流表示数如图乙,此时电压表示数为______V。然后小顺就得出电阻一定时,电流与电压成正比的结论,这一过程所存在的问题是______

(拓展)小顺利用以上器材继续“探究电流与电阻的关系”。他将控制电压设为2.5 V,分析发现无法完成探究,于是他想在电路中再串联一个定值电阻来解决,则应串联一个阻值在______Ω______Ω之间的电阻,才能使5 Ω10 Ω15 Ω20 Ω四个电阻分别单独接入电路都能完成实验。

 

电流表短路 改变电阻两端的电压和电路中的电流 2 只测一组数据无法得出普遍结论 1 4 【解析】 (1)原电路中,电阻与电压表被短路了,电流表应与电阻串联,电压表与电阻并联,如答图所示;(2)改正后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片,发现电压表示数随着改变,说明变阻器与电压表正常,根据电流表始终无示数,若电路只有一处故障,其故障是电流表短路;(3)为得出普遍性的结论要多次测量,故实验中滑动变阻器除了保护电路,还具有改变电阻两端的电压和电路中电流的作用;(4)排除故障后,闭合开关,调节滑片到适当位置,电流表示数如图乙,电流表选用小量程,分度值为0.02 A,电流为0.2 A,由欧姆定律,此时电压表示数为:U=IR=0.2 A×10 Ω=2 V。小顺就得出“电阻一定时,电流与电压成正比”的结论,这一过程所存在的问题是:只测一组数据无法得出普遍结论;【拓展】为保证每次都能将接入的定值电阻两端电压调为2.5 V,根据串联电路电压的规律,变阻器分得的电压为:4.5 V-2.5 V=2 V,变阻器分得的电压为定值电阻电压的0.8倍:当接入20 Ω的电阻时,根据分压原理,变阻器连入电路中的电阻R滑1=0.8×20 Ω=16 Ω,而变阻器的最大电阻为15 Ω,将变阻器与R′视为一个整体,故R′的最小值,R小′=R滑1-R滑max=16 Ω-15 Ω=1 Ω,当接入5 Ω的定值电阻时,同理,变阻器连入电路中的电阻R滑2=0.8×5 Ω=4 Ω,将变阻器与R′视为一个整体,当变阻器连入电路中的电阻为0时,R′=4 Ω即可;故为保证每次都能将接入的定值电阻两端电压调为2.5 V,应在电路中再串联一个阻值范围为1~4 Ω的电阻。  
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考点分析:
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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)

 

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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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