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拓展性学习小组的同学合作进行探究“串联电路的电压特点”,设计了图Ⅰ电路,并连接了图Ⅱ电路.(1)图Ⅱ的实验电路连接中有一处错误,无法完成实验,连接错误的导线是(
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拓展性学习小组的同学合作进行探究“串联电路的电压特点”,设计了图Ⅰ电路,并连接了图Ⅱ电路.
(1)图Ⅱ的实验电路连接中有一处错误,无法完成实验,连接错误的导线是___(填“a”、“b”或“c”).
(2)正确连接后,继续实验,根据测得的实验数据,绘制了如图Ⅲ所示的曲线图.
①图Ⅲ中甲、乙两条曲线是根据图Ⅰ电路测得的实验数据所绘制的曲线,其中与图Ⅰ电路中电压表V1对应的曲线是___(填“甲”或“乙”).
②已知电源电压恒为6V,根据探究目的分析图Ⅲ中的曲线,得出的实验结论是___.从图中还可求得R1 的阻值为___Ω,R2的最大阻值为___Ω
(3)拓展探究:同学们根据串联电路的电压特点,重新设计如图Ⅳ电路(电源电压未知),利用电压表和定值电阻R0(已知阻值)测量未知定值电阻Rx的阻值.
①闭合开关S,___开关S1,___开关S2,测出电源电压记为U
②闭合开关S,___开关S1,___开关S2,测出Rx电压记为Ux
③Rx表达式为___.
(1)图Ⅱ的实验电路连接中有一处错误,无法完成实验,连接错误的导线是___(填“a”、“b”或“c”).
(2)正确连接后,继续实验,根据测得的实验数据,绘制了如图Ⅲ所示的曲线图.
①图Ⅲ中甲、乙两条曲线是根据图Ⅰ电路测得的实验数据所绘制的曲线,其中与图Ⅰ电路中电压表V1对应的曲线是___(填“甲”或“乙”).
②已知电源电压恒为6V,根据探究目的分析图Ⅲ中的曲线,得出的实验结论是___.从图中还可求得R1 的阻值为___Ω,R2的最大阻值为___Ω
(3)拓展探究:同学们根据串联电路的电压特点,重新设计如图Ⅳ电路(电源电压未知),利用电压表和定值电阻R0(已知阻值)测量未知定值电阻Rx的阻值.
①闭合开关S,___开关S1,___开关S2,测出电源电压记为U
②闭合开关S,___开关S1,___开关S2,测出Rx电压记为Ux
③Rx表达式为___.
▼优质解答
答案和解析
(1)由图I可知,R1与R2串联,电压表V1测R1两端的电压,电压表V2测R2两端的电压,
由图Ⅱ可知,电压表V2被短路,连接错误的导线是b,b导线应与滑动变阻器的左下方接线柱相连;
(2)①当滑动变阻器接入电路中的电阻为零时,电路中的电流最大,电压表V2的示数最小,据此可知乙是V2对应的图线,则甲是V1对应的图线;
②由图象可知,两电压表的示数之和均为6V即电源的电压,故可得结论:串联电路中总电压等于各分电压之和;
③由图象可知,当R1两端电压为3V时,此时的电流I=1.5A,则由I=
可得,R1=
=
=20Ω,
由图象可知,最小电流I′=0.1A,则此时R1两端电压U′=2V,则R2两端最大电压U″=U总-U′=6V-2V=4V,
则R2的最大阻值R最大=
=
=40Ω;
(3)根据欧姆定律可知,要测未知电阻的阻值,就是想法设法测出电阻两端的电压和通过的电流;
由Ⅳ电路图可知,闭合开关S2、断开开关S1时,Rx和R0串联,电压表测电源的电压,电压表示数为U(或同时闭合S1、S2,电路为Rx的简单电路,电压表也测电源的电压U2),
闭合开关S后,再闭合开关S1,断开S2时,Rx和R0串联,电压表测Rx两端的电压,电压表示数为Ux;
因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,R0两端的电压U0=U-Ux,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,电路中的电流I=
=
,即
=
,
解得:Rx=
.
故答案为:(1)b;(2)①甲;②串联电路中总电压等于各分电压之和;20;40;
(3)①断开;闭合;②闭合;断开;
③Rx=
.
由图Ⅱ可知,电压表V2被短路,连接错误的导线是b,b导线应与滑动变阻器的左下方接线柱相连;
(2)①当滑动变阻器接入电路中的电阻为零时,电路中的电流最大,电压表V2的示数最小,据此可知乙是V2对应的图线,则甲是V1对应的图线;
②由图象可知,两电压表的示数之和均为6V即电源的电压,故可得结论:串联电路中总电压等于各分电压之和;
③由图象可知,当R1两端电压为3V时,此时的电流I=1.5A,则由I=
U |
R |
U |
I |
3V |
1.5A |
由图象可知,最小电流I′=0.1A,则此时R1两端电压U′=2V,则R2两端最大电压U″=U总-U′=6V-2V=4V,
则R2的最大阻值R最大=
U″ |
I′ |
4V |
0.1A |
(3)根据欧姆定律可知,要测未知电阻的阻值,就是想法设法测出电阻两端的电压和通过的电流;
由Ⅳ电路图可知,闭合开关S2、断开开关S1时,Rx和R0串联,电压表测电源的电压,电压表示数为U(或同时闭合S1、S2,电路为Rx的简单电路,电压表也测电源的电压U2),
闭合开关S后,再闭合开关S1,断开S2时,Rx和R0串联,电压表测Rx两端的电压,电压表示数为Ux;
因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,R0两端的电压U0=U-Ux,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,电路中的电流I=
U0 |
R0 |
Ux |
Rx |
U-Ux |
R0 |
Ux |
Rx |
解得:Rx=
UxR0 |
U-Ux |
故答案为:(1)b;(2)①甲;②串联电路中总电压等于各分电压之和;20;40;
(3)①断开;闭合;②闭合;断开;
③Rx=
UxR0 |
U-Ux |
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