如图所示是“探究通过导体的电流与电压、电阻的关系”的电路图。所用实验器材是:电源(6V)、电流表(0~0.6A)、电压表(0~3V)、电阻箱(0~999.9Ω)、滑动变阻器(40Ω2A)、开关、导线若干。
①用笔线代替导线,按电路图将实物图连成实验电路。
②探究电流与电压的关系时,所测得的几组电流、电压值见表一。分析表中数据可知:电阻箱接入电路的阻值为 Ω;当导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成 关系。
表一
实验序号 | 电压/V | 电流/A |
1 | 1.0 | 0.2 |
2 | 1.5 | 0.3 |
3 | 2.0 | 0.4 |
表二
实验序号 | 电阻/Ω | 电流/A |
1 | 5 | 0.4 |
2 | 10 | 0.2 |
3 | 20 | 0.1 |
③探究电流与电阻的关系时,应调节 改变接入电路中的阻值,并调节 使电压表的示数保持相同,读出电流值,所测得几组数据见表二。分析表中数据可知:电阻箱两端的电压为 V;当导体两端电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成 关系。
④就本实验所用器材,在探究电流与电阻的关系时,若保持电阻箱两端的电压为3V,为能完成实验,电阻箱可接入电路的阻值范围是 Ω至 Ω(保留一位小数)。
解析:
①电路中滑动变阻器、电流表与电阻串联,电压表与电阻并联,如下图:
②探究电流与电压的关系时,要保持电阻值不变,根据第一组数据知
分析得,电阻不变,电压增大为原来的几倍,电流就增大为原来的几倍,可得当导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比;
③此实验通过调节电阻箱来改变接入电路中的电阻,通过调节滑动变阻器使电阻两端的电压不变;
由表二中第一组数据知,
U=IR=0.4A×5Ω=2V;
分析数据得,电压不变,导体的电阻增大为原来的几倍,电流就减小为原来的几分之一,可得当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;
④根据题意,电流表的量程为0~0.6A,所以当电流表的示数为0.6A时,便是电阻箱的最小阻值;
当滑动变阻器电阻为40Ω时,便是电阻箱可接的最大电阻。
因为电阻箱两端的电压为3V,所以
而电流表的示数不能超过0.6A,所以电阻箱的最小阻值为5Ω;
若滑动变阻器的电阻为40Ω,则电路中电流最小
所以
故
①实物连接如上图;②5;正比;
③电阻箱;滑动变阻器;2;反比;
④5;40。
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