在探究“導(dǎo)體中的電流與哪些因素有關(guān)”時(shí),甲、乙同學(xué)作了如下猜想:
甲:既然電壓是產(chǎn)生電流的原因,那么,升高電壓,電流會不會也跟著增大呢?
乙:既然電阻對電流有阻礙作用,那么,增大導(dǎo)體的電阻,通過導(dǎo)體的電流會不會減小呢?
為了精確地測量出電流和電壓值,甲同學(xué)根據(jù)猜想設(shè)計(jì)了如圖1所示的電路圖,來探究當(dāng)“電阻一定時(shí),電流與電壓的關(guān)系”.所需的實(shí)驗(yàn)器材:
A、電源(3節(jié)干電池串聯(lián));B、電流表(三個接線柱“-”“0.6”和“3”);C、電壓表(三個接線柱“-”“3”“15”);D、定值電阻R(阻值約為10Ω);E、滑動變阻器R.(最大值為20Ω);F、開關(guān)(一個);G、導(dǎo)線若干.
則:
(1)甲同學(xué)在探究電流與電壓的關(guān)系時(shí),要保持電阻不變,這種探究方法叫做______法.
(2)連接電路元件時(shí),開關(guān)應(yīng)該是______的,電流表應(yīng)該選______量程,當(dāng)被測電壓大于3V時(shí),電壓表應(yīng)選______量程.
(3)根據(jù)設(shè)計(jì)的電路圖,用鉛筆畫線代替導(dǎo)線,將圖2中的電路元件連接完整.(部分導(dǎo)線已連好,并且電壓表只連接小于或等于3V的情況,請勿更改原有導(dǎo)線,導(dǎo)線不得交叉)
(4)正確連接好電路后,閉合開關(guān)S,調(diào)節(jié)滑動變阻器,測得的數(shù)據(jù)如下表所示:根據(jù)實(shí)驗(yàn)收集到的數(shù)據(jù),在圖3的坐標(biāo)系上,采用描點(diǎn)的方法畫出電阻不變時(shí),電流隨電壓變化的圖象.根據(jù)的圖象,可以得出的結(jié)論是:當(dāng)電阻一定時(shí),______.
電流I/A | 0.00 | 0.07 | 0.15 | 0.22 | 0.30 | 0.38 |
電壓U/V | 0.00 | 0.8 | 1.6 | 2.4 | 3.2 | 4.0 |
解:(1)在探究電流與電壓的關(guān)系時(shí),要保持電阻不變,這種探究方法叫做控制變量法;
(2)連接電路元件時(shí),開關(guān)應(yīng)該是斷開的;
電路中的最大電流為I===0.45A;
當(dāng)被測電壓大于3V時(shí),電壓表應(yīng)選擇0~15V的量程;
(3)首先將電流表與電阻串聯(lián),最后將電壓表與電阻并聯(lián),如圖所示:
;
(4)根據(jù)表格中數(shù)據(jù)描點(diǎn),并用平滑的曲線連接起來,如圖所示:
;
由圖象知,電阻不變,導(dǎo)體中的電流與它兩端的電壓成正比.
故答案為:(1)控制變量;(2)斷開;0~0.6A;0~3V;(3)見上圖;(4)導(dǎo)體中的電流與它兩端的電壓成正比.
(1)電流與電壓和電阻有關(guān),在探究電流和電壓或電阻的關(guān)系時(shí),應(yīng)控制另一個量不變,用控制變量法;
(2)為保護(hù)電路,在連接電路時(shí),開關(guān)應(yīng)斷開;
根據(jù)電源電壓及電阻的阻值計(jì)算出電路中的最大電流,選擇電流表的量程;
(3)電壓表與電阻并聯(lián),根據(jù)題意應(yīng)選擇0~3V的量程;
電流表與電阻串聯(lián),根據(jù)(2)確定其量程;
(4)根據(jù)表格中數(shù)據(jù)描點(diǎn),并用平滑的曲線連接起來;
分析數(shù)據(jù)及圖象得出電流與電壓的關(guān)系:電阻不變,電流與電壓成正比.
點(diǎn)評:此題是探究“導(dǎo)體中的電流與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn),考查了控制變量法在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用,同時(shí)考查了電壓表、電流表的連接方法及其量程的選擇,還考查了有關(guān)描點(diǎn)法圖象的做法,在連接各點(diǎn)時(shí),注意用平滑的曲線連接.
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