Question

19．甲、乙兩小組探究“電流與電壓和電阻的關(guān)系”．實驗室提供的實驗器材有：電源（電壓恒為4.5V），電流表、電壓表各一個，開關(guān)一個，四個定值電阻（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω），兩只滑動變阻器（規(guī)格分別為“20Ω 2A”和“50Ω 1A”），小燈泡一只（正常發(fā)光時電壓為2.5V），導(dǎo)線若干．

（1）甲小組探究“電流與電壓的關(guān)系”：
①請你根據(jù)圖甲的電路圖用筆畫線代替導(dǎo)線將圖乙中的實物電路連接完整．
②他們將5Ω的電阻接入電路，檢查無誤后閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電壓表無示數(shù)，電流表有示數(shù)，造成這一現(xiàn)象的原因可能是定值電阻R短路（或電壓表短路、或電壓表斷路）（寫出一條即可）．
③排除故障后進(jìn)行實驗得到的數(shù)據(jù)如下表，由此可得到的實驗結(jié)論是電阻一定時，電流與電壓成正比．

電壓U/V	1.0	1.5	3.0
電流I/A	0.2	0.3	0.6

（2）乙小組探究“電流與電阻的關(guān)系”：
①將5Ω的電阻接入電路，檢查無誤后閉合開關(guān)，移動滑片，使電壓表的示數(shù)為1.5V，并記下相應(yīng)的電流值．當(dāng)R的電阻由5Ω更換為10Ω時，滑片應(yīng)向右（填“左”或“右”）端移動．
②為了完成用四個定值電阻進(jìn)行的實驗，應(yīng)選擇滑動變阻器的規(guī)格是“50Ω 1A”．
③他們用小燈泡替換定值電阻，移動滑片，使小燈泡正常發(fā)光，電流表示數(shù)如圖丙所示，則小燈泡正常發(fā)光時的電阻約為7.4Ω（保留一位小數(shù)）．

Answer 1

分析 （1）①按照圖甲的電路圖，將圖乙中還未連入的電壓表和滑動變阻器接入電路，電壓表應(yīng)并聯(lián)到定值電阻兩端，滑動變阻器按照“一上一下”連入電路；
②電流表有示數(shù)，表明電流表所在電路接通；電壓表無示數(shù)表明電阻短路，或電壓表斷路，或電壓表短路；
③分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論；
（2）①要探究電流和電阻之間關(guān)系，必須保持電阻兩端的電壓不變，根據(jù)分壓原理和串聯(lián)電路電壓的規(guī)律確定滑片移動的方向；
②由串聯(lián)電路電壓規(guī)律和分壓原理求出滑動變阻器接入電路的阻值，進(jìn)而選擇合適的滑動變阻器；
③確定電流表選擇的量程和分度值，讀出示數(shù)，由歐姆定律求電阻大小．

解答 解：（1）①把定值電阻、滑動變阻器串聯(lián)接入電路，電壓表并聯(lián)在電阻兩端，滑動變阻器已接了左下的接線柱，所以應(yīng)將其上面的一個接線柱接入電路中，如下圖所示：

②電流表有示數(shù)，表明電路接通；電壓表無示數(shù)表明定值電阻短路，電壓表相當(dāng)與和一段導(dǎo)線并聯(lián)，故無示數(shù)；或者電壓表斷路（或電壓表短路）．
③分析數(shù)據(jù)可知，當(dāng)電壓為原來的幾倍，通過的電流也變?yōu)樵瓉淼膸妆�，故得出結(jié)論是：電阻一定時，電流與電壓成正比．
（2）①用10Ω的電阻替代5Ω的電阻，定值電阻變大，根據(jù)分壓原理，電壓表示數(shù)變大，因研究電流與電阻的關(guān)系時，要控制定值電阻的電壓不變，應(yīng)減小定值電阻的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，應(yīng)增大變阻器分得的電壓，由分壓強原理，就要增大變阻器連入電路中的電阻大小，即滑片向右移動，直到定值電阻兩端電壓為1.5V；
②由圖可知，R=20Ω的定值電阻和滑動變阻器串聯(lián)，電壓表測定值電阻兩端的電壓，因電壓表示數(shù)保持1.5V不變，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，變阻器分得的電壓為4.5V-1.5V=3V，即變阻器分得的電壓是定值電阻的$\frac{3V}{1.5V}$=2倍，根據(jù)分壓強原理，變阻器連入電路中的阻值為定值電阻的2倍，為2×20Ω=40Ω時，即變阻器的最小阻值，故為了完成用四個定值電阻進(jìn)行實驗，應(yīng)選擇滑動變阻器的規(guī)格是“50Ω 1A”（因電流表選用小量程，故電路中電流不會超過0.6A＜1A）．
③當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時，其兩端的電壓U=2.5V，電流表選擇0～0.6A量程，分度值為0.02A，示數(shù)為0.34A，即I=0.34A，
小燈泡正常發(fā)光時的電阻約為R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.34A}$≈7.4Ω．
故答案為：（1）①見上圖；②定值電阻R短路（或電壓表短路、或電壓表斷路）；③電阻一定時，電流與電壓成正比；
（2）①右；②“50Ω  1A”；③7.4．

點評 此題為探究“電流與電壓和電阻的關(guān)系”實驗，考查學(xué)生對電路的連接、電路故障的分析、數(shù)據(jù)分析能力、操作過程、電阻的計算、器材的選擇及控制變量法的運用等知識，綜合性強，難度較大，是中考常見題型．