Question

【題目】小明同學用如圖甲所示的電路探究“電流與電壓和電阻的關系”，電源電壓恒為15V，滑動變阻器的規格是“50Ω 1A”，滿足測量需求的電流表、電壓表各1個，定值電阻4個。

(1)小明先探究電阻一定時，電流與電壓的關系，將10Ω的定值電阻接入電路，閉合開關S，調節滑動變阻器的滑片P，測出電阻兩端的電壓及對應的電流值，記錄在表1中。

表1

實驗次數	1	2	3	4
U/V	3.0	4.0	5.0	6.0
I/A	0.30	0.40		0.60

①第3次實驗時電流表的讀數如圖乙所示，則此時流經電阻的電流為________A；

②分析數據，可以得出結論：在電阻一定的情況下，通過導體的電流和導體兩端的電壓成___；

(2)小明再探究電壓一定時，電流與電阻的關系。

①他將10Ω的定值電阻接入電路，閉合開關S，調節滑片P到適當位置，讀出電流表示數記入表中；

②斷開開關S，用20Ω的電阻替換10Ω的電阻，閉合開關S，移動滑片P使滑動變阻器接入電路的阻值________（選填“增大”或“減小”），他這樣操作的目的是________________；

③表2是小明提交的實驗數據，老師指出有一組數據不符合實際，是第______次實驗的數據；

表2

實驗次數	1	2	3	4
/Ω	10	20	30	40
/A	0.60	0.30	0.20	0.15

④若不改變電路，不更換實驗器材，在實驗過程中小明為了能夠利用上述4個定值電阻，順利得到4組I、R數據，完成實驗，所保持不變的電壓應控制在6.67V至_________V之間；

(3)小華利用小明的實驗器材，只增加了一個阻值為10Ω的定值電阻R1、電阻箱R2，來測量小燈泡的額定功率（額定電壓為2.5V）。圖丙、丁是她設計的兩種不同方案的電路圖，則以下判斷正確的是（________）

A．兩種方案都可行 B．兩種方案都不可行

C．丙方案可行，丁方案不可行 D．丙方案不可行，丁方案可行

Answer 1

【答案】0.5 正比 增大 控制電阻兩端電壓保持不變 4 10 A

【解析】

(1)①[1]第3次實驗時電流表的讀數如圖乙所示，為0.5A。

②[2]由表中數據知，電壓與電流之比為10Ω，是一定值，而且電流隨著電壓的增大而增大，可以得出結論：在電阻一定的情況下，通過導體的電流和導體兩端的電壓成正比。

(2)②[3][4]根據串聯分壓原理可知，將定值電阻10Ω改接成20Ω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，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，移動滑片P使滑動變阻器接入電路的阻值增大，他這樣操作的目的是控制電阻兩端電壓保持不變。

③[5]變阻器最大電阻為50Ω，串聯時電路的最大電阻

R串聯=50Ω+40Ω=90Ω

由歐姆定律知，電路的最小電流

I==≈0．17A>0.15A

故第4次實驗的數據不符合實際。

④[6]滑動變阻器的規格是“50Ω1A”，表示變阻器允許的最大電流為1A。因電流表選用大量程0~3A，根據串聯電路電流的規律，電路中允許通過的最大電流為1A。由R=得，此時電路中的總電阻最小，所對應的定值電阻為最小電阻R=10Ω，此時變阻器連入電路中電阻最小，分得的電壓最小，故電壓表的最大示數

綜上所述，實驗過程中小明為了能夠利用上述4個定值電阻，順利得到4組數據，完成實驗，所保持不變的電壓的取值范圍應滿足6.67~10V。

(3)[7]丙方案中，R1、小燈泡、滑動變阻器三者串聯，S接1時，電壓表測小燈泡的電壓；S接2時，測的是燈和定值電阻的總電壓。可以通過電壓表的示數確定小燈泡是否正常發光，且可以通過串聯電路的特點求出R1的電壓，已知R1的阻值，由歐姆定律可求出燈泡正常發光時的電流，故丙方案能測出小燈泡的額定功率。丁方案中，根據“小華利用小明的實驗器材”可知電源電壓為3V，圖中電壓表測變阻器兩端的電壓，當電壓表示數

時，燈泡正常發光。可通過調節電阻箱的阻值使得開關接2時，電壓表示數仍為0.5V，則燈泡正常發光時的電阻等于電阻箱的阻值（等效法），根據P=可以測出小燈泡的額定功率。所以，丙、丁方案都能測出小燈泡的額定功率。

故選A。