Question

【題目】在“探究電流與電阻的關系”實驗中，小丁選用如下器材：電壓恒為 5V 的電源、阻值為 5Ω、10Ω、20Ω 的定值電阻，規格為“30Ω 1A”的滑動變阻器，電流表，電壓表，開關和若干導線。

（1）如圖甲所示為小丁連接的實驗電路，閉合開關前發現電路中有一根導線連接錯誤，請在連接錯的導線上打上“×”，并用筆畫線代替導線將電路連接正確____________。

（2）改正錯誤后，用開關試觸，發現電壓表指針迅速擺到表盤最右端，電流表指針幾乎未動，小丁分析可能是定值電阻發生了__________（選填“斷路”或“短路”）故障。

（3）排除故障后，調節滑動變阻器的滑片，電壓表示數如圖乙所示，其示數為_______V。斷開開關，保持滑動變阻器滑片位置不動，將 10Ω 電阻換成 5Ω 電阻，閉合開關，應將滑片向______（填“左”成“右”）移動，使電壓表示數與第一次實驗示數相同，此時電流表示數應為 _______A。

（4）在探究過程中，小丁發現，為了保持定值電阻兩端電壓不變，只要滑動變阻器接入電路的阻值與電路中定值電阻的阻值之比為____________即可。

（5）多次實驗后，根據數據可以得出結論：電壓一定時，通過導體的電流與導體的電阻成_________（選填“正比”或“反比”）。

（6）完成實驗后，小丁又設計了如圖丙所示的電路圖，只用電壓表就測出了額定電壓為 U 額的小燈泡的額定功率，已知電源電壓恒為 U，定值電阻的阻值為 R0。請將實驗步驟補充完整。

①_______（填三個開關的閉合與斷開情況），調節滑動變阻器的滑片，使電壓表示數為______，小燈泡正常發光。

②保持滑動變阻器滑片位置不動，_______________（填三個開關的閉合與斷開情況），記錄電壓表示數為。

③小燈泡額定功率的表達式 P 額=__________（用已知量和所測物理量符號表示）。

Answer 1

【答案】 斷路 2 左 0.4 3∶2 反 閉合，斷開 閉合，斷開

【解析】

(1)[1]原電路中，電流表與電阻并聯，電壓表串聯在電路中是錯誤的，電流表應與電阻串聯，電壓表與電阻并聯，如下所示：

(2)[2]改正錯誤后，用開關試觸，發現電壓表指針迅速擺到表盤最右端，電流表指針幾乎未動。說明電壓表串聯到電路中了，因為電壓表內阻很大，會造成電流表指針幾乎不動，所以小丁分析可能是定值電阻發生了斷路故障。

(3)[3]排除故障后，調節滑動變阻器的滑片，電壓表示數如圖乙所示，電壓表選用小量程，分度值為0.1V，其示數為2V。

[4]根據串聯分壓原理可知，將定值電阻由10Ω改接成5Ω的電阻，電阻減小，其分得的電壓減小；探究電流與電阻的實驗中應控制電壓不變，應保持電阻兩端的電壓不變，根據串聯電路電壓的規律可知應減小滑動變阻器分得的電壓，由分壓原理，應減小滑動變阻器連入電路中的電阻，所以滑片應向左端移動，使電壓表的示數不變。

[5]由歐姆定律，電流表示數應為

(4)[6]實驗中保持定值電阻兩端電壓不變，由串聯電路電壓的規律，變阻器的電壓為

5V2V＝3V

由分壓原理，滑動變阻器連入電路阻值與電路中定值電阻阻值之比為3∶2。

(5)[7]根據數據可以得出結論：電壓一定時，通過導體的電流與導體的電阻成反比。

(6)[8][9]①閉合，斷開，調節滑動變阻器的滑片，使電壓表示數為

小燈泡正常發光。

[10]②保持滑動變阻器滑片位置不動，閉合，斷開，記錄電壓表示數為。

[11]③在①中，定值電阻短路，燈與變阻器串聯，電壓表測變阻器的電壓，根據串聯電壓的規律，燈的電壓為額定電壓；在②中，燈短路，變阻器與定值電阻串聯，根據串聯電路電壓的規律和分壓原理有

得

在①中，由歐姆定律，通過變阻器的電流即燈的額定電流

小燈泡額定功率的表達式