Question

【題目】在“探究電流與電阻的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，現(xiàn)有器材如下：電源（電壓恒定但未知），四個定值電阻R1（5Ω）、R2（10Ω）、R3（15Ω）、R4（20Ω），標(biāo)有“×Ω1A”的滑動變阻器（阻值模糊不清），電壓表（可用量程：0～3V、0～15V），電流表（可用量程：0～0.6A），導(dǎo)線、開關(guān)．
（1）設(shè)計并正確連接如圖甲所示的電路，把定值電阻R1接入圖甲中的A、B 兩點(diǎn)之間，將滑動變阻器的滑片移到最（選填“左”或“右”）端，閉合開關(guān)，移動滑動變阻器的滑片，使電壓表的示數(shù)為2V 時，電流表的示數(shù)應(yīng)為A．
（2）用R2直接替換R1 ， 閉合開關(guān)，電壓表示數(shù)（選填“大于”、“等于”或“小于”）2V，需要向（選填“左”或“右”）移，才能使電壓表示數(shù)回到2V．
（3）重復(fù)（1）的實(shí)驗(yàn)步驟，分別再用定值電阻R3、R4依次替換R2 ， 根據(jù)所得的四次試驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制出I﹣R 圖象，如圖乙所示，由圖象可得出的結(jié)論是：在導(dǎo)體兩端電壓一定時，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成 ．
（4）當(dāng)使用定值電阻R4進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時，剛一閉合開關(guān)，就發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)恰好為2V，為了用以上四個定值電阻完成實(shí)驗(yàn)且確保電路安全，應(yīng)控制A、B 兩點(diǎn)之間的電壓在范圍內(nèi)．
（5）在使用定值電阻R1和R4進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過程中，讀取數(shù)據(jù)時，滑動變阻器消耗的電功率之比為 ．
（6）若實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)R3電阻已損壞，臨時用3V0.6W 小燈泡替代該電阻，在原來實(shí)驗(yàn)要求不變情況下（保持2V 不變），還能完成此實(shí)驗(yàn)嗎？（請說明原因） ．

Answer 1

【答案】
（1）右；0.4
（2）大于；右
（3）反比
（4）2V﹣3V
（5）4：1
（6）不能，因?yàn)?V 時燈絲溫度小于3V 燈絲溫度，此時燈絲電阻小于15Ω
【解析】解：（1）閉合開關(guān)前，需將滑動變阻器的滑片移到阻值最大處，故將滑片移到最右端；電流表的示數(shù)：I= = =0.4A；（2）根據(jù)串聯(lián)分壓原理可知，用R2直接替換R1 ， 電阻增大，其分得的電壓增大；探究電流與電阻的實(shí)驗(yàn)中應(yīng)控制電壓不變，應(yīng)保持電阻兩端的電壓不變，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律可知應(yīng)增大滑動變阻器分得的電壓，由分壓原理，應(yīng)增大滑動變阻器連入電路中的電阻，所以滑片應(yīng)向右端移動，使電壓表的示數(shù)為2V．（3）根據(jù)圖乙中4個點(diǎn)的坐標(biāo)，由歐姆定律I= 的變形公式：U=IR=0.4A×5Ω=0.2A×10Ω=﹣﹣﹣﹣=2V，在導(dǎo)體兩端電壓一定時，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比；（4）因?yàn)镽4的阻值最大，因此當(dāng)R4接入電路時，電壓表示數(shù)剛好為2V，說明R4兩端的最小電壓為2V，因此為了用以上四個定值電阻完成實(shí)驗(yàn)且確保電路安全，應(yīng)控制A、B兩點(diǎn)之間的電壓在大于2V范圍內(nèi)；由于電流表的量程為0.6A，因此定值電阻兩端允許的最大電壓：U最大=I最大R1=0.6A×5Ω=3V；故A、B兩點(diǎn)之間的電壓范圍為2V～3V；（4）根據(jù)圖乙可知，當(dāng)R1接入電路時，電路電流為0.4A；當(dāng)R4接入電路時，電路電流為0.1A；因?yàn)槎ㄖ惦娮鑳啥穗妷合嗟�，電源電壓不變，因此滑動變阻器兩端電壓也相等；由P=UI可得，滑動變阻器消耗的電功率之比：P1：P4=I1：I4=0.4A：0.1A=4：1．（6）根據(jù)P=UI= ，3V0.6W 燈的電阻：R= =15Ω，即在3V時燈的電阻大小，通過燈的電流隨電壓的增大而變大，根據(jù)P=UI，燈的功率變大，燈絲的溫度升高，燈絲的電阻變大，故燈2V 時燈絲溫度小于3V 燈絲溫度，此時燈絲電阻小于15Ω．所以答案是：（1）右； 0.4； （2）大于；（3）反比；（4）2V﹣3V；（5）4：1；（6）不能，因?yàn)?V 時燈絲溫度小于3V 燈絲溫度，此時燈絲電阻小于15Ω．
【考點(diǎn)精析】本題主要考查了影響電阻大小的因素的相關(guān)知識點(diǎn)，需要掌握決定電阻大小的因素：導(dǎo)體的電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì)，它的大小決定于導(dǎo)體的：材料、長度、橫截面積和溫度．（電阻與加在導(dǎo)體兩端的電壓和通過的電流無關(guān)）才能正確解答此題．