15.如圖甲所示是“探究電流與電壓,電阻關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)電路.其中R是定值電阻.

(1)電路中有一根導(dǎo)線的連接不適宜,需要改接,請(qǐng)?jiān)谶@根導(dǎo)線上打×,并畫出改接的導(dǎo)線,閉合開關(guān)前,應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片p移動(dòng)到最右端(左/右)
(2)閉合開關(guān),三次調(diào)節(jié)變阻器,得到表一中的數(shù)據(jù),由這些數(shù)據(jù)
①可看出這是探究電流與電壓的關(guān)系;
②分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),可概括出結(jié)論:電阻一定時(shí),通過電阻的電流與它兩端的電壓成正比.
(3)在探究電流與另一個(gè)物理量的關(guān)系時(shí),需要多次更換電阻,并且每次更換后都要調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,使電壓表的示數(shù)不變(增大,減小或不變)
(4)小明根據(jù)自己的想法設(shè)計(jì)了另一種實(shí)驗(yàn)電路(如圖乙所示),其中,MN是一根金屬電阻絲,Q是一個(gè)金屬夾,主要實(shí)驗(yàn)步驟是:現(xiàn)將Q移動(dòng)最左端,再調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,確保電流不超過電流表所用的量程,然后從左向右且有間隔的改變金屬夾的位置,得到表二中的數(shù)據(jù),最后分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論.但是,由小明的實(shí)驗(yàn),雖然可看出電阻越大電流越小,但是無法得到“電流與電阻成反比”的關(guān)系,請(qǐng)分析小明的實(shí)驗(yàn),具體指出存在的問題改變連入電路中電阻絲的阻值時(shí),沒有移動(dòng)滑片控制電阻絲兩端電壓不變.
表一 
實(shí)驗(yàn)序號(hào)123
電壓/V2.02.42.8
電流/A0.400.480.56
表二
實(shí)驗(yàn)序號(hào)123
電壓/V0.51.21.5
電流/A0.500.400.30

分析 (1)在實(shí)物電路的連接中,要特別注意電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器的接法,注意電流表、電壓表量程的選擇和正負(fù)接線柱的接法;
(2)分析表格中數(shù)據(jù),得出電流和電壓的正比例關(guān)系;
(3)要探究電流和電阻的關(guān)系,需保持電阻兩端的電壓不變,改變電阻的阻值;
(4)要探究電流和電阻的關(guān)系,不斷改變電阻,但要保持電阻兩端的電壓不變,否則不能得出電流與電阻的正確關(guān)系.

解答 解:(1)由圖1知,電源由兩節(jié)干電池組成,最大電壓為3V,所以電壓表應(yīng)選擇0~3V的量程,而圖中選擇的是0~15V的量程,選擇不當(dāng),改圖如圖所示:

由圖知,滑動(dòng)變阻器的下面接了左邊的A接線柱,閉合開關(guān)前,應(yīng)將滑片移至右端;
(2)①由表格中數(shù)據(jù)知,電壓變化,電流也變化,所以可以看出電流和電壓的關(guān)系;
②分析數(shù)據(jù),電壓和電流的比值為定值,可得電阻不變,導(dǎo)體中的電流和它兩端的電壓成正比;
(3)要探究電流和電阻的關(guān)系,應(yīng)多次更換不同阻值的電阻,并且每次更換后都要調(diào)節(jié)變阻器,使電壓表的示數(shù)不變;
(4)電壓表測量的是滑動(dòng)變阻器兩端的電壓,電阻越大,其分得的電壓增大,由于總電阻增大,所以電路中的電流減小.要探究電流和電阻的關(guān)系,需保持電壓不變,改變電阻,小明在實(shí)驗(yàn)中電壓和電阻同時(shí)改變,所以無關(guān)得出正確結(jié)論.
故答案為:(1)見上圖;右;
(2)①電壓;②電阻一定時(shí),通過電阻的電流與它兩端的電壓成正比;
(3)電阻;不變;
(4)改變連入電路中電阻絲的阻值時(shí),沒有移動(dòng)滑片控制電阻絲兩端電壓不變.

點(diǎn)評(píng) 此題是“探究電流與電壓、電阻關(guān)系”的實(shí)驗(yàn),由于電流與電壓和電阻有關(guān),在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用控制變量法,否則無法得出正確結(jié)論.

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試驗(yàn)次數(shù)電荷
Q1/C
電荷
Q2/C
電荷間的
距離r/m
電荷間的
作用力F/N
11×10-81×10-80.31×10-5
21×10-82×10-80.32×10-5
32×10-82×10-80.34×10-5
42×10-82×10-80.136×10-5
54×10-83×10-80.1
(1)真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷間的相互作用力F,跟它們所帶的電荷量Q1,Q2和它們之間的距離r的關(guān)系可用式子表示為F=$\frac{k{Q}_{1}{Q}_{2}}{{r}^{2}}$,其中k=9×109N•m2/C2(數(shù)值加單位).
(2)若要使兩個(gè)帶電量一定的點(diǎn)電荷之間的作用力增大,則兩個(gè)點(diǎn)電荷的間距應(yīng)減。
(3)若要使兩個(gè)電荷間的距離不變,電荷間相互作用力F與電荷q1之間的關(guān)系可用圖1中的圖線b來表示

(4)將表格中的空格填好;
(5)如圖2,將甲、乙、丙三個(gè)帶電小球放在光滑的絕緣水平面上,若甲球帶正電荷、乙球帶負(fù)電荷,丙球應(yīng)該帶正電荷(“正”或“負(fù)”)才能使三球均保持靜止;此時(shí)若r1:r2=1:2,則甲乙丙三球所帶電荷量之比q:q:q=?

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