Question

【題目】某實驗小組在“探究電流與電阻的關系”實驗中，按如圖甲所示的電路圖正確連接電路，逐次將不同阻值的電阻R接在a、b間，每次閉合開關前，滑動變阻器的滑片均移到阻值最大端。

（1）連接電路時，開關應處于__________狀態。

（2）當接入的電阻R為5Ω時，閉合開關，電流表無示數，電壓表示數如圖乙，移動滑片，兩表指針保持不動。若電路中只有一處故障，則故障是_______________，電源兩端的電壓為______ V；

（3）排除故障后進行如下操作：

①閉合開關，記錄電流表示數為0.3A；

②移動滑片使電壓表示數為U0時，記錄電流表示數；

③當接入的電阻R分別為10Ω、15Ω時，閉合開關，保持__________的示數不變（選填“電壓表”或者“電流表”）；

④當接入的電阻R為Rx時，閉合開關，電壓表示數大于U0，記錄電流表示數；

⑤利用測得的數據繪制出如圖丙所示的圖象，由圖像可知，U0=__________V；

（4）由圖像可得結論：當電壓一定時，通過導體的電流與導體的電阻成__________比；

（5）實驗中，滑動變阻器消耗的最大功率為__________ W；

（6）仍使用原有器材，若使以上四個電阻都能為實驗所用，應控制a、b之間的電壓至少為____ V。

Answer 1

【答案】斷開； R斷路； 6； 電壓表； 3； 反； 1.8； 4。

【解析】

(1)[1]連接電路時，為保證電路安全，開關應處于斷開狀態；

(2)[2]如圖甲所示，閉合開關S，發現電流表無示數，電壓表有較大示數，且導線及相關連接處均完好，說明電壓表并聯的部分斷路，即定值電阻R斷路；

[3]此時電壓表與變阻器串聯，電壓表內阻非常大，根據串聯電路的分壓特點可知，此時電壓表示數即為電源電壓，由圖乙可知，電壓表示數即電源電壓為6V；

(3)[4]實驗是探究探究電流與電阻的關系，故應該控制電壓不變，即保持電壓表示數U0不變；

[5]因為保持電阻兩端的電壓不變，當接入電阻10Ω時，通過電流表0.3A，根據U=IR可知

；

(4)[6]當電壓一定時，根據圖丙可知，電流增大時，電阻減小，通過導體的電流與導體的電阻成反比；

(5)[7]電阻兩端的電壓始終在3V，總電壓6V，根據串聯電路各用電器電壓之和等于總電壓可得

，

由圖丙可知，電路通過的最大電流為0.6A，所以滑動變阻器的最大功率為

；

(6)[8]因為電壓表示數始終保持3V不變，即電阻兩端電壓為3V，串聯電路中各個用電器電壓之和為總電壓，故得滑動變阻器兩端電壓為

，

由分壓原理可知，滑動變阻器應該和接入電阻的阻值一樣大，故滑動變阻器至少為15Ω。接入Rx時，通過電路電流為0.1A，根據R=可知

，

仍使用原有器材，使5Ω、10Ω、15Ω和Rx四個電阻都能為實驗所用，根據串聯電路規律和分壓原理得

，

，

，

故應控制a、b之間的電壓至少為4V。