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7.某同學(xué)利用圖甲所示的電路探究電流與電阻的關(guān)系,實(shí)驗(yàn)中電源電壓保持3V不變,定值電阻的阻值分別為5Ω、10Ω、15Ω和20Ω.

(1)該同學(xué)接錯(cuò)了一根導(dǎo)線,請(qǐng)你在這根導(dǎo)線上打“×”,并補(bǔ)畫出正確的那根導(dǎo)線;
(2)正確連接電路后,先用5Ω的定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn),閉合開關(guān)后,移動(dòng)滑片,此時(shí)電流表的示數(shù)如圖乙所示;接著將5Ω的電阻換成其他阻值的定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn),每次觀察到電壓表的示數(shù)為2 V時(shí),記錄電流表的示數(shù).
(3)幾次實(shí)驗(yàn)中記錄電表示數(shù)時(shí),定值電阻消耗的最大功率為0.8W,此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為2.5Ω.

分析 (1)分析電路的錯(cuò)誤之處改正;
(2)由圖中電流表選用的小量程讀數(shù),根據(jù)歐姆定律求電壓,研究電流與電阻關(guān)系時(shí),要控制電壓表示數(shù)不變;
(3)根據(jù)P=UI=U2R,分析有最大功率的條件并求解;根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律和分壓原理求解.

解答 解:(1)在原電路中,電壓表串聯(lián)在電路中了,電流表與電阻并聯(lián)了,這是錯(cuò)誤的,電壓表應(yīng)并聯(lián)在電阻兩端,電流表應(yīng)串聯(lián)在電路中,如下圖所示:

(2)圖中電流表選用小量程,分度值為0.02A,示數(shù)為0.4A,
根據(jù)I=UR可得,電壓表示數(shù)(即電阻兩端的電壓):U=IR=0.4A×5Ω=2V;
因研究電流與電阻關(guān)系時(shí),要控制電壓表示數(shù)不變,故接著將5Ω的電阻換成其他阻值的定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn),每次觀察到電壓表的示數(shù)為2V時(shí),記錄電流表的示數(shù).
(3)因電壓表示數(shù)不變,根據(jù)P=U2R可知,當(dāng)接入5Ω的最小電阻時(shí),定值電阻消耗的功率最大,
PR最大=U2R=2V25Ω=0.8W;
根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律,變阻器分得的電壓:U=3V-2V=1V,
變阻器分得的電壓為電阻兩端電壓的1V2V倍,根據(jù)分壓原理可知,此時(shí)變阻器接入電路的阻值為:
R=12×5Ω=2.5Ω.
故答案為:(1)如上圖所示;(2)2;(3)0.8;2.5.

點(diǎn)評(píng) 本題探究電流與電阻的關(guān)系,考查電路的連接、歐姆定律及控制變量法及串聯(lián)電路規(guī)律和電功率公式的運(yùn)用.

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