Question

【題目】小曦同學在做“探究電流與電壓、電阻的關系”實驗時，準備以下器材：電源電壓為3V且保持不變，電流表(0～0.6A)、電壓表(0～3V)、滑動變阻器(20Ω 1A)、四個定值電阻(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω)、開關、導線若干。根據如圖甲所示的電路圖進行實驗。

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

（____________）

（2）正確連接電路后，閉合開關前，滑動變阻器的滑片應調到最右端，目的是_________(選填“保護電路”或“改變電流”)。

（3）將電路連接正確后，閉合開關，發現電流表無示數，電圧表指針有明顯偏轉，原因可能是（_____________）

A.電阻R短路 B.電阻R斷路

C.滑動變阻器短路 D.滑動變阻器斷路

（4）探究電流與電壓的關系時，小曦通過調節滑動變阻器滑片P，測出通過定值電阻R的不同電流和對應的電壓如下表所示。老師看后說其中一次是錯誤的。幫他分析出錯的是第_______次，原因是_____。

實驗次數	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）去掉出錯的實驗數據，分析可得到的結論是：當電阻一定吋，通過導體的電流與導體兩端的電圧成__________比。

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

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

②用10Ω的定值電阻替換5Ω的定值電阻再閉合開關，他應該將滑動變阻器的阻值_________(選填“調大”或“調小”)直到電壓表示數為U0，再記錄電流表示數；

③用15Ω的定值電阻替換10Ω的定值電阻再閉合開關，他調節滑動變阻器的阻值，發現電壓表示數始終不能調為U0。為完成四次探究，小曦設計了如下四個調整方案，你認為不可行的是（_____________）

A.如果只調整電壓表的示數，則應控制電壓表示數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.如果只更換滑動交阻器，則更換的滑動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】 保護電路 B 1 電路中的最小電流大于0.1A 正 1 調大 B

【解析】

（1）滑動變阻器滑片向右移電流表示數變小，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，閉合開關前，滑動變阻器的滑片應調到阻值最大處的最右端，這樣可以保護電路；

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

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

C．若滑動變阻器短路，電路為通路，兩表都有示數；不符合題意；

D．若滑動變阻器斷路，則兩表都沒有示數，不符合題意；

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

（5）去掉出錯的實驗數據，因電壓與電流之比為一定值，故分析可得到的結論是：當電阻一定時，通過導體的電流與導體兩端的電壓成正比；

（6）探究電流與電阻的關系，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，移動滑動變阻器的滑片，圖丙中電壓表選用小量程，分度值為0.1V，電壓表示數為1V，U0=1V，記錄電流表示數；

②根據串聯分壓原理可知，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驗中應控制電壓不變，即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增大滑動變阻器分得的電壓，由分壓原理，應增大滑動變阻器連入電路中的電阻，即應該將滑動變阻器的阻值調大直到電壓表示數為U0，再記錄電流表示數；

③A、根據串聯電路電壓的規律和分壓原理：，即，由此可知，當電源電壓U、定值電阻的電壓U定一定時，變阻器的電阻隨定值電阻的增大而增大；當電阻為R定4=20Ω時，所需滑動變阻器的阻值最大為R滑大=20Ω，根據串聯電阻的規律，總電阻為：R=R定4+R滑大=20Ω+20Ω=40Ω，此時電流中的電流：I=，由歐姆定律，則此時電壓表的示數為：U表=IR定3=×20Ω=1.5V，即為應控制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，根據分壓原理，定值電阻阻值為滑動變阻器接入電路的阻值為的倍，因滑動變阻器最大阻值為20Ω，因此定值電阻最大阻值為10Ω；由電流表量程和變阻器規格可知，電路中電流最大0.6A，此時電路電阻最小，由歐姆定律，此時定值電阻的阻值為：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，滑動變阻器接入電路的阻值是定值電阻阻值的2倍，當定值電阻阻值最大為20Ω時，滑動變阻器接入電路的阻值最大應為40Ω。即更換的滑動變阻器最大阻值不小于40Ω；當電阻為5Ω時，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，根據分壓原理，變阻器連入電路中的電阻為2×5Ω=10Ω，由串聯電路電阻的規律，此時電路的總電阻為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、當變阻器全部電阻20Ω連入電路時，此時對應的定值電阻應最大為20Ω，電源電壓最大，根據分壓原理，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。