在探究“导体中的电流与哪些因素有关”时,甲、乙同学作了如下猜想:
甲:既然电压是产生电流的原因,那么,升高电压,电流会不会也跟着增大呢?
乙:既然电阻对电流有阻碍作用,那么,增大导体的电阻,通过导体的电流会不会减小呢?
为了精确地测量出电流和电压值,甲同学根据猜想设计了如图1所示的电路图,来探究当“电阻一定时,电流与电压的关系”.所需的实验器材:
A、电源(3节干电池串联);B、电流表(三个接线柱“-”“0.6”和“3”);C、电压表(三个接线柱“-”“3”“15”);D、定值电阻R(阻值约为10Ω);E、滑动变阻器R.(最大值为20Ω);F、开关(一个);G、导线若干.
则:
(1)甲同学在探究电流与电压的关系时,要保持电阻不变,这种探究方法叫做______法.
(2)连接电路元件时,开关应该是______的,电流表应该选______量程,当被测电压大于3V时,电压表应选______量程.
(3)根据设计的电路图,用铅笔画线代替导线,将图2中的电路元件连接完整.(部分导线已连好,并且电压表只连接小于或等于3V的情况,请勿更改原有导线,导线不得交叉)
(4)正确连接好电路后,闭合开关S,调节滑动变阻器,测得的数据如下表所示:根据实验收集到的数据,在图3的坐标系上,采用描点的方法画出电阻不变时,电流随电压变化的图象.根据的图象,可以得出的结论是:当电阻一定时,______.
电流I/A | 0.00 | 0.07 | 0.15 | 0.22 | 0.30 | 0.38 |
电压U/V | 0.00 | 0.8 | 1.6 | 2.4 | 3.2 | 4.0 |
解:(1)在探究电流与电压的关系时,要保持电阻不变,这种探究方法叫做控制变量法;
(2)连接电路元件时,开关应该是断开的;
电路中的最大电流为I===0.45A;
当被测电压大于3V时,电压表应选择0~15V的量程;
(3)首先将电流表与电阻串联,最后将电压表与电阻并联,如图所示:
;
(4)根据表格中数据描点,并用平滑的曲线连接起来,如图所示:
;
由图象知,电阻不变,导体中的电流与它两端的电压成正比.
故答案为:(1)控制变量;(2)断开;0~0.6A;0~3V;(3)见上图;(4)导体中的电流与它两端的电压成正比.
(1)电流与电压和电阻有关,在探究电流和电压或电阻的关系时,应控制另一个量不变,用控制变量法;
(2)为保护电路,在连接电路时,开关应断开;
根据电源电压及电阻的阻值计算出电路中的最大电流,选择电流表的量程;
(3)电压表与电阻并联,根据题意应选择0~3V的量程;
电流表与电阻串联,根据(2)确定其量程;
(4)根据表格中数据描点,并用平滑的曲线连接起来;
分析数据及图象得出电流与电压的关系:电阻不变,电流与电压成正比.
点评:此题是探究“导体中的电流与哪些因素有关”的实验,考查了控制变量法在实验中的应用,同时考查了电压表、电流表的连接方法及其量程的选择,还考查了有关描点法图象的做法,在连接各点时,注意用平滑的曲线连接.
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