3.在“探究通過導(dǎo)體的電流與電壓和電阻的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中,有如下器材:電壓表、電流表、滑動變阻器、開關(guān)、兩節(jié)干電池、定值電阻R(分別為5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω),導(dǎo)線若干.小明在實(shí)驗(yàn)時連接的電路如圖1所示.

(1)在探究“電流與電壓的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中:
①閉合開關(guān)前,要將滑動變阻器滑片移至A(填“A”或“B”)端;電路中滑動變阻器起到保護(hù)電路元件安全和改變電阻R兩端電壓,進(jìn)行多次測量的作用;
②閉合開關(guān)S,無論如何移動滑動變阻器的滑片P,發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)幾乎為零,電壓表示數(shù)約為3V,此時,電路出現(xiàn)的故障可能是R處斷路;小明排除故障后繼續(xù)實(shí)驗(yàn).
(2)在探究“電流與電阻的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中:
①電路中滑動變阻器起到保護(hù)電路元件安全和保持電阻R兩端電壓不變的作用;
②小明先將R﹦10Ω的電阻接入,閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片,直到電壓表示數(shù)為2.5V,記下電流表示數(shù);接著在滑動變阻器的滑片位置不變,把R換為15Ω的電阻時,應(yīng)向A(填“A”或“B”)方向移動滑動變阻器的滑片P,才能使電壓表示數(shù)為2.5V,同時記下電流表的示數(shù);
③若要使所給的5個定值電阻分別接入電路中都能正常進(jìn)行實(shí)驗(yàn),應(yīng)該選取至少標(biāo)有5Ω的滑動變阻器;
④根據(jù)多次測量數(shù)據(jù)描繪出電流隨電阻變化的曲線如圖2所示,小明由圖象得出的結(jié)論是:在電壓一定時,電流與電阻成反比.

分析 (1)連接過程中,開關(guān)應(yīng)斷開,閉合開關(guān)前,應(yīng)將滑片移至最大阻值處;
若電流表幾乎無示數(shù),電壓表示數(shù)等于電源電壓,則可能是因?yàn)榕c電壓表并聯(lián)的電路斷路造成;
(2)探究電流與電阻的關(guān)系時,需利用滑動變阻器保持電阻兩端電壓不變;分析圖示圖象得出結(jié)論.

解答 解:(1)在探究“電流與電壓的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中:
①閉合開關(guān)前,要將滑動變阻器滑片移至A端;電路中滑動變阻器起到保護(hù)電路元件安全和改變電阻兩端電壓,進(jìn)行多次測量的作用;
②閉合開關(guān)S,無論如何移動滑動變阻器的滑片P,發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)幾乎為零,電壓表示數(shù)約為3V,此時,電路出現(xiàn)的故障可能是 R處斷路;
(2)在探究“電流與電阻的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中:
①電路中滑動變阻器起到保護(hù)電路元件安全和控制電阻R兩端電壓不變的作用;
②小明先將R﹦10Ω的電阻接入,閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片,直到電壓表示數(shù)為2.5V,記下電流表示數(shù);接著在滑動變阻器的滑片位置不變,把R換為15Ω的電阻時,應(yīng)向A方向移動滑動變阻器的滑片P,才能使電壓表示數(shù)為2.5V,同時記下電流表的示數(shù);
③由圖示電路圖可知,電源電壓為1.5V×2=3V,由圖示圖象可知,電阻兩端電壓為U=0.5A×5Ω=2.5V,滑動變阻器兩端電壓為:U=U-UR=3V-2.5V=0.5V,由串聯(lián)電路電流I處處相等,定值電阻與滑動變阻器接入電路的阻值之比:
$\frac{R}{{R}_{滑}}$=$\frac{\frac{{U}_{R}}{I}}{\frac{{U}_{滑}}{I}}$=$\frac{{U}_{R}}{{U}_{滑}}$=$\frac{2.5V}{0.5V}$=$\frac{5}{1}$,
則R=$\frac{1}{5}$R,即:定值電阻阻值是滑動變阻器接入電路阻值的5倍,
使所給的5個定值電阻“5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω”分別接入電路中都能正常進(jìn)行實(shí)驗(yàn),當(dāng)定值電阻為25Ω時,滑動變阻器接入電路的阻值最大,為:R滑最大=$\frac{1}{5}$R=$\frac{1}{5}$×25Ω=5Ω,若要使所給的5個定值電阻分別接入電路中都能正常進(jìn)行實(shí)驗(yàn),滑動變阻器最大阻值至少為5Ω,則應(yīng)該選取至少標(biāo)有5Ω的滑動變阻器;
④根據(jù)多次測量數(shù)據(jù)描繪出電流隨電阻變化的曲線如圖2所示,小明由圖象得出的結(jié)論是:電壓一定時,電流與電阻成反比.
故答案為(1)①A;改變電阻R兩端電壓,進(jìn)行多次測量;②R處斷路;
(2)①保持電阻R兩端電壓不變;②A;③5;④在電壓一定時,電流與電阻成反比.

點(diǎn)評 本題考查了實(shí)驗(yàn)分析,探究電流與電壓、電阻關(guān)系實(shí)驗(yàn),要采用控制變量法,應(yīng)用控制變量法分析即可正確解題.

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(1)當(dāng)將一個條形磁鐵與干簧管平行放置時,如圖1乙,干簧管的磁簧片觸點(diǎn)就會閉合,將電路接通;當(dāng)條形磁鐵遠(yuǎn)離干簧管時,觸點(diǎn)就會斷開.請簡述其工作原理.
答:當(dāng)將一個條形磁鐵與干簧管平行放置時,干簧管的磁簧片就會被磁化,且靠近的那兩個端點(diǎn)會被磁化成異名磁極而相互吸引,觸點(diǎn)就會閉合,將電路接通;當(dāng)條形磁鐵遠(yuǎn)離干簧管時,磁簧片的磁性消失,在彈力的作用下觸點(diǎn)就會斷開.              
(2)某同學(xué)設(shè)想用干簧管制作一個水位自動報警器,圖2是他設(shè)計(jì)的一部分情況,請幫助他完成如下部分的設(shè)計(jì):
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