在“探究电流与电阻的关系”的实验中,提供的器材如下:电源电压恒为4.5V,五个定值电阻R1(5Ω)、R2(10Ω)、R3(15Ω)、R4(20Ω)、R5(25Ω),标有“50Ω1A”的滑动变阻器R、电压表(可用量程:0~3V、0~15V)、电流表(0~0.6A)、开关各1只,导线若干。
(1)小赵同学设计了如图甲所示的实验电路,电路连接完毕,闭合开关S,发现电流表有示数,电压表无示数。若电路故障只出现在R1和R上,则电路故障是______;
(2)排除电路故障后,将滑动变阻器的滑片P移到最______端,闭合开关,调节滑片P,使电压表的示数为2.5V时,电流表的示数应为______A;
(3)分别用定值电阻R2、R3、R4、R5依次替换R1,重复(2)的实验步骤。根据实验所得的五组数据绘制出I-R图象,如图乙所示,由图象可得出的结论是:______;
(4)完成步骤(2)后,若保持滑片P位置不变,断开开关,用R2替换R1,闭合开关,发现电压表示数______2.5V(选填“大于”或“小于”),应向______(选填“左”或“右”)移动滑片P才能达到实验要求;
(5)为完成该实验探究,滑动变阻器允许连入电路的最小阻值为______Ω;
(6)在使用电阻R1、R5完成实验的过程中,当电压表示数为2.5V时,滑动变阻器R消耗的电功率分别为P1、P5,则P1:P5=______。
答案:
(1) R1短路
(2) 右 0.5
(3) 当导体两端的电压保持不变时,导体中的电流与导体的电阻成反比
(4) 大于 右
(5) 4
(6) 5:1
解析
(1)由图可知,电阻R1和滑动变阻器R串联,电压表测R1两端的电压,电流表测电路中的电流。闭合开关时,电流表有示数,则电路中出现短路,而电压表无示数,那么是电阻R1短路了。
(2)在闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移动到阻值最大处,即最右端。 由图乙知,电压表示数为2.5V,R1=5Ω时,电路中的电流为0.5A。
(3)由图乙知,当电压一定时,通过导体的电流与电阻成反比。
(4)用R2=10Ω代替R1后,若滑动变阻器接入电路的阻值不变,据串联电路的分压特点知,R2分去的电压变大,即电压表的示数大于2.5V,要使R2两端的电压保持为2.5V,应让变阻器接入电路的阻值变大,以分去更多电压,所以应向右移动滑片。
(5)实验中,定值电阻两端的电压保持不变,那么变阻器两端的电压也保持不变,当定值电阻更换的阻值越小,据串联电路的特点,变阻器接入电路的阻值也越小。所以,当R1=5Ω时,变阻器接入电路的电阻最小,此时电路中的电流I=0.5A,那么最小电阻
(6)据得,定值电阻接R1和R5时,滑动变阻器消耗的电功率
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