Question

【題目】在“探究導(dǎo)體中電流跟電阻的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)器材有學(xué)生電源（4 V不變），電流表（0~0.6 A）、電壓表、定值電阻三只（5 Ω、10 Ω、20 Ω各一只），滑動(dòng)變阻器M、N的規(guī)格分別為：“10 Ω 2 A”、“20 Ω 1 A”，開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干。

(1)請(qǐng)你用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線，將圖中的實(shí)物電路連接完整，要求滑片P向B端移動(dòng)時(shí)電路中電流變大。

（__________）

注意：連接電路的過(guò)程中開(kāi)關(guān)應(yīng)始終________；

(2)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，使用不同定值電阻進(jìn)行探究時(shí)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值，要控制________保持不變；

(3)某次實(shí)驗(yàn)中，閉合開(kāi)關(guān)時(shí)，電流表示數(shù)幾乎為零，電壓表示數(shù)為4 V，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值，兩電表示數(shù)均無(wú)明顯變化，電路故障原因可能是________；

(4)排除故障后，更換不同定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表：

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	1	2	3
電阻/Ω	5	10	20
電流/A	0.40	0.20	0.10

分析表中數(shù)據(jù)可得到的結(jié)論是：____；由數(shù)據(jù)可知應(yīng)選擇滑動(dòng)變阻器_____；（填“M”或者“N”）

(5)為使三個(gè)電阻都進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，則電阻R的控制電壓的范圍是________V。

Answer 1

【答案】 斷開(kāi) 導(dǎo)體R兩端的電壓 電阻R斷路 當(dāng)電壓一定時(shí)，電流和電阻成反比 N 2~3

【解析】

(1)使滑動(dòng)變阻器與定值電阻串聯(lián)，滑片P向B端移動(dòng)時(shí)電路中電流變大，說(shuō)明滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值減小，故將B接線柱接入電路；在連接電路過(guò)程中，為保護(hù)電路，開(kāi)關(guān)要處于斷開(kāi)狀態(tài)。

(2)要探究電流與電阻的關(guān)系，運(yùn)用控制變量法。

(3)無(wú)論怎樣移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，電流表的示數(shù)為零，說(shuō)明電路出現(xiàn)斷路，并且斷路在電壓表兩接線柱之間。

(4)研究電流跟電阻關(guān)系時(shí)，控制電壓不變，分析電流和電阻的變化關(guān)系得出結(jié)論；根據(jù)表格中數(shù)據(jù)，用公式計(jì)算出導(dǎo)體兩端的電壓；根據(jù)串分壓的知識(shí)，當(dāng)定值電阻的阻值最大時(shí)，所需的滑動(dòng)變阻器的阻值也最大，結(jié)合歐姆定律的知識(shí)計(jì)算得出。

(5)根據(jù)電流表量程確定電路中的最大電流，根據(jù)歐姆定律求電路中的最小電阻和定值電阻的電壓；根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律和分壓原理確定當(dāng)最大電阻連入電路時(shí)，控制電壓表不變的示數(shù)。

(1)[1]將滑動(dòng)變阻器的B接線柱與定值電阻的右接線柱相連，如下圖所示：

[2]連接電路的過(guò)程中，為保護(hù)電路，開(kāi)關(guān)應(yīng)處于斷開(kāi)狀態(tài)。

(2)[3]導(dǎo)體中電流跟電阻和電阻兩端電壓有關(guān)，所以實(shí)驗(yàn)中要使用控制變量法，即控制導(dǎo)體R兩端的電壓保持不變。

(3)[4]閉合開(kāi)關(guān)，無(wú)論怎樣移動(dòng)滑片，且電壓表始終為4V，電流表示數(shù)為零，說(shuō)明電壓表串聯(lián)在了電路中，電流太小電流表顯示不出來(lái)，則故障的原因可能是R斷路。

(4)[5]研究電流跟電阻之間的關(guān)系，電流的變化倍數(shù)與電阻變化倍數(shù)的倒數(shù)相等，故可得結(jié)論：在電壓一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比。

[6]電壓表的示數(shù)保持不變，由表格中數(shù)據(jù)知

根據(jù)串分壓的知識(shí)，當(dāng)定值電阻的阻值最大為25Ω時(shí)，所需滑動(dòng)變阻器的阻值最大，此時(shí)電路中電流為0.08A，則滑動(dòng)變阻器接入的阻值為

因此選擇滑動(dòng)變阻器N。

(5)[7]由題可知，電流表量程為0~0.6A，故電路中最大電流為0.6A；由可得，電路中的最小電阻，此時(shí)定值電阻為R1=5Ω，則定值電阻的最大電壓

根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律可得

------①，

因?yàn)殡娫措妷�、電壓表示�?shù)不變，所以左邊為定值，右邊也為定值，當(dāng)取最大的定值電阻R3=20Ω，變阻器連入電路中的電阻最大為R滑=20Ω時(shí)，代入①式得：

解得U表=2V，故為了使三個(gè)電阻都進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，定值電阻兩端的控制電壓的范圍是23V。