小红和小明在学习欧姆定律的过程中,分别进行下列探究活动:

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  • 解题思路:(1)为了使测量结果更准确,利用伏安法测电阻时测量的示数要超过电表量程的[2/3],根据这个条件进行判断.

    (2)根据给定的器材设计伏安法测电阻的电路图.电压表与灯泡并联,电流表与灯泡串联,滑动变阻器与灯泡串联,对电路起保护作用.

    开关控制电路,串联在电路中.

    (3)串联在电路中的电流表有示数,电路是通路,电压表并联在灯泡两端,灯泡短路,电压表测导线电压,示数为0.

    (4)电阻一定时,电流跟电压成正比.

    利用其中的一组电压和电流,根据R=[U/I],计算电阻.

    ①小红选择的器材,电源电压为6V,电压表选择0~15V,被测电阻两端的电压最大为6V,小于0~15V量程的一半,会造成误差太大,影响测量结果.器材中“100Ω”电阻太大,移动滑片,电阻值变化较大,不能得到变化小的电阻,给准确测量带来麻烦.

    小明选择器材,如图,当电压表满量程3V时,电路电流大约在0.6A([3V/5Ω])~0.3A([3V/10Ω])之间.

    电流表的指针在0.3~0.6A之间偏转,能准确测量电流.

    滑动变阻器需要的电阻为5Ω([6V−3V/0.6A])~10Ω([6V−3V/0.3A]),

    滑动变阻器“1A 20Ω”的电阻既能满足要求,又不是很大.滑动变阻器电流大于电路电流.

    所以小明选择的器材比较合适.

    ②电压表与灯泡并联测量灯泡电压,电流表与灯泡串联测灯泡电流,滑动变阻器与灯泡串联,移动滑片,能改变灯泡的电压和电流,开关与灯泡串联,控制灯泡.

    首先画出电路图,如图:

    找到电源正极,按照电流方向,依次连接开关、电流表、灯泡、滑动变阻器到电源负极.电压表并联在灯泡两端.

    电源电压与灯泡额定电压未知,电压表选择大量程.

    电流未知,电流表选择大量程.

    滑动变阻器选择一上一下接线柱,如图:

    ③A、滑动变阻器接触不良,电路断路,电流表无示数,电压表无示数,与移动滑片时电流表读数有变化矛盾.

    B、开关接触不良,电路断路,电流表无示数,电压表无示数,与移动滑片时电流表读数有变化矛盾.

    C、灯泡短路,电路中电阻减小,电流增大,电压表测导线电压,示数为0,与题意相符.

    D、灯泡灯丝断了,电路断路,电流表无示数,电压表串联在电路中,电压表测电源电压,示数为电源电压,与电压表示数始终为零矛盾.

    ④三次实验中电压和电流的比值,[U/I]=11.25,比值不变.

    电炉丝电阻为R=[U/I]=[4.5V/0.4A]=11.25Ω.

    故答案为:①小明;②如上图;③C;④电压跟电流的比值不变;11.25Ω.

    点评:

    本题考点: 伏安法测电阻的探究实验;实物的电路连接;电流表的连接;电压表的使用;电压表的连接;影响电阻大小的因素;滑动变阻器的使用;电流表、电压表在判断电路故障中的应用;欧姆定律的应用.

    考点点评: 本题考查了实物图的连接,电路故障问题,欧姆定律.根据实验要求选择合适器材,使测量更准确,其中选择合适器材是最难的知识点.