Question

【題目】小曦同學(xué)在做“探究電流與電壓、電阻的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時(shí)，準(zhǔn)備以下器材：電源電壓為3V且保持不變，電流表(0～0.6A)、電壓表(0～3V)、滑動(dòng)變阻器(20Ω 1A)、四個(gè)定值電阻(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω)、開關(guān)、導(dǎo)線若干。根據(jù)如圖甲所示的電路圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

（1）請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線把圖乙未連接完的實(shí)物電路連接成正確的完整電路(要求：導(dǎo)線不交叉且滑動(dòng)變阻器滑片向右移電流表示數(shù)變小)。

（____________）

（2）正確連接電路后，閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)調(diào)到最右端，目的是_________(選填“保護(hù)電路”或“改變電流”)。

（3）將電路連接正確后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表無示數(shù)，電圧表指針有明顯偏轉(zhuǎn)，原因可能是（_____________）

A.電阻R短路 B.電阻R斷路

C.滑動(dòng)變阻器短路 D.滑動(dòng)變阻器斷路

（4）探究電流與電壓的關(guān)系時(shí)，小曦通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片P，測(cè)出通過定值電阻R的不同電流和對(duì)應(yīng)的電壓如下表所示。老師看后說其中一次是錯(cuò)誤的。幫他分析出錯(cuò)的是第_______次，原因是_____。

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	1	2	3	4	5
電壓U/V	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5
電流I/A	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5

（5）去掉出錯(cuò)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析可得到的結(jié)論是：當(dāng)電阻一定吋，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電圧成__________比。

（6）接著小曦又探究電流與電阻的關(guān)系，他只更換定值電阻，其余連接均不變。其實(shí)驗(yàn)步驟如下：

①在電路中接入阻值為50Ω的定值電阻，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，使得電壓表示數(shù)為U0=______V，如圖丙所示，記錄電流表示數(shù)；

②用10Ω的定值電阻替換5Ω的定值電阻再閉合開關(guān)，他應(yīng)該將滑動(dòng)變阻器的阻值_________(選填“調(diào)大”或“調(diào)小”)直到電壓表示數(shù)為U0，再記錄電流表示數(shù)；

③用15Ω的定值電阻替換10Ω的定值電阻再閉合開關(guān)，他調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)始終不能調(diào)為U0。為完成四次探究，小曦設(shè)計(jì)了如下四個(gè)調(diào)整方案，你認(rèn)為不可行的是（_____________）

A.如果只調(diào)整電壓表的示數(shù)，則應(yīng)控制電壓表示數(shù)U0的范圍為1.5V～3V

B.如果只更換定值電阻，則更換的電阻阻值范圍是1Ω～10Ω

C.如果只更換滑動(dòng)交阻器，則更換的滑動(dòng)變阻器最大阻值不小于40Ω，最大電流不小于0.2A

D.如果只更換電源，則更換的電源電壓范圍是1V～2V

Answer 1

【答案】 保護(hù)電路 B 1 電路中的最小電流大于0.1A 正 1 調(diào)大 B

【解析】

（1）滑動(dòng)變阻器滑片向右移電流表示數(shù)變小，即電阻變大，故變阻器左下接線柱連入電路中，如下圖所示：

（2）正確連接電路后，閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)調(diào)到阻值最大處的最右端，這樣可以保護(hù)電路；

（3）A．若電阻R短路，電路為通路，電流表有示數(shù)，電壓表無示數(shù)，不符合題意；

B．若電阻R斷路，電流表沒有示數(shù)，電壓表與電源連通測(cè)電源電壓，電壓表指針有明顯偏轉(zhuǎn)，符合題意；

C．若滑動(dòng)變阻器短路，電路為通路，兩表都有示數(shù)；不符合題意；

D．若滑動(dòng)變阻器斷路，則兩表都沒有示數(shù)，不符合題意；

（4）探究電流與電壓的關(guān)系時(shí)，要控制電阻不變，由表中數(shù)據(jù)，電阻：R′==5Ω，變阻器的最大電阻為20Ω，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律，電路中的最小電流為：I小==0.12A＞0.1A，故出錯(cuò)的是第1次，原因是電路中的最小電流大于0.1A；

（5）去掉出錯(cuò)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，因電壓與電流之比為一定值，故分析可得到的結(jié)論是：當(dāng)電阻一定時(shí)，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比；

（6）探究電流與電阻的關(guān)系，要控制電阻的電壓不變：

①在電路中接入阻值為5Ω的定值電阻，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，圖丙中電壓表選用小量程，分度值為0.1V，電壓表示數(shù)為1V，U0=1V，記錄電流表示數(shù)；

②根據(jù)串聯(lián)分壓原理可知，將定值電阻由5Ω改接成10Ω的電阻，電阻增大，其分得的電壓增大；探究電流與電阻的實(shí)驗(yàn)中應(yīng)控制電壓不變，即應(yīng)保持電阻兩端的電壓不變，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律可知應(yīng)增大滑動(dòng)變阻器分得的電壓，由分壓原理，應(yīng)增大滑動(dòng)變阻器連入電路中的電阻，即應(yīng)該將滑動(dòng)變阻器的阻值調(diào)大直到電壓表示數(shù)為U0，再記錄電流表示數(shù)；

③A、根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律和分壓原理：，即，由此可知，當(dāng)電源電壓U、定值電阻的電壓U定一定時(shí)，變阻器的電阻隨定值電阻的增大而增大；當(dāng)電阻為R定4=20Ω時(shí)，所需滑動(dòng)變阻器的阻值最大為R滑大=20Ω，根據(jù)串聯(lián)電阻的規(guī)律，總電阻為：R=R定4+R滑大=20Ω+20Ω=40Ω，此時(shí)電流中的電流：I=，由歐姆定律，則此時(shí)電壓表的示數(shù)為：U表=IR定3=×20Ω=1.5V，即為應(yīng)控制a、b間的最小電壓為1.5V，最大電壓不超過3V；故A可行；

B、電源電壓為3V，電阻兩端電壓為1V，滑動(dòng)變阻器分壓為2V，定值電阻兩端電壓為變阻器電壓的倍，根據(jù)分壓原理，定值電阻阻值為滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為的倍，因滑動(dòng)變阻器最大阻值為20Ω，因此定值電阻最大阻值為10Ω；由電流表量程和變阻器規(guī)格可知，電路中電流最大0.6A，此時(shí)電路電阻最小，由歐姆定律，此時(shí)定值電阻的阻值為：R定小=≈1.67Ω，即更換的定值電阻R的阻值范圍是1.67～10Ω，B不可行；

C、滑動(dòng)變阻器兩端電壓是2V，是定值電阻兩端電壓的2倍，由分壓原理可知，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值是定值電阻阻值的2倍，當(dāng)定值電阻阻值最大為20Ω時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最大應(yīng)為40Ω。即更換的滑動(dòng)變阻器最大阻值不小于40Ω；當(dāng)電阻為5Ω時(shí)，因變阻器分得的電壓為2V，變阻器分得的電壓是定值電阻的2倍，根據(jù)分壓原理，變阻器連入電路中的電阻為2×5Ω=10Ω，由串聯(lián)電路電阻的規(guī)律，此時(shí)電路的總電阻為15Ω最小，電路中電流最大，由歐姆定律最大電流為I′==0.2A，即最大電流不小于0.2A；C可行；

D、當(dāng)變阻器全部電阻20Ω連入電路時(shí)，此時(shí)對(duì)應(yīng)的定值電阻應(yīng)最大為20Ω，電源電壓最大，根據(jù)分壓原理，變阻器的電壓U變=，所以最大電源電壓為1V+1V=2V，最小為1V，更換的電源電壓范圍是1V～2V，span>D可行。