Question

【題目】小徐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(guī)格是“60Ω 1A”，阻值為10Ω、20Ω、30Ω、50Ω的定值電阻各一個。電流表、電壓表可根據實驗需要自由選擇量程。

(1)小徐同學首先探究“電阻一定時，電流與電壓的關系”

①連接電路時，開關應______，連完電路后，卻發(fā)現有一根導線連接錯誤，如圖甲所示，請在錯誤的導線上打“×”，再將這根導線改接到正確的位置；（___________）

②正確連接電路后，應將滑片移至______（選填“A”或“B”）端，閉合開關，發(fā)現電流表有示數，電壓表無示數，則故障可能是定值電阻___________（選填“短路”或“斷路”）；

③實驗時小徐將10Ω的定值電阻接入電路，閉合開關S，調節(jié)滑動變阻器滑片P，測得實驗數據。其中一次電流表的讀數如圖乙所示，則此時流過電阻的電流為_______A。將其余電阻依次接入電路，重復上述實驗，得出結論：電阻一定時，電流與電壓成正比。

(2)小徐同學繼續(xù)探究“電壓一定時，電流與電阻的關系”

①他將10Ω的電阻接入電路中，閉合開關S，調節(jié)滑片P到適當位置，讀出電流表示數記入表格中，斷開開關S，保持滑片不動，小徐用20Ω的電阻替換10Ω的電阻，閉合開關 S，滑動變阻器滑片P應向____（選填“左”或“右”）移動，才能完成實驗；

②表格記錄了小徐的實驗數據，其中有一組數據是編造的，你認為編造的實驗數據的序號是______。

實驗序號	1	2	3	4
R/Ω	10	20	30	50
I/A	0.60	0.30	0.20	0.12

若不更換原有實驗器材，且保證四個定值電阻分別接入電路時均能完成實驗，小徐采取的操作不可行的是（__________）

A.只將定值電阻兩端電壓U0調到 8V

B.只將電源電壓降低到8V

C.只將10Ω的電阻與滑動變阻器串聯

Answer 1

【答案】斷開 B 短路 0.5 右 4 C

【解析】

(1)①[1]為了保護電路，連接電路時，開關應斷開。

[2]原電路中，電阻與電流并聯后與電壓表串聯是錯誤的，電阻應與電流表串聯，電壓表與電阻并聯，如下圖所示：

②[3]正確連接電路后，應將滑片移至變阻器的阻值最大處，即B端。

[4]閉合開關，移動滑片，電流表有示數，說明電路為通路，電壓表無示數，則故障可能是定值電阻短路。

③[5]電流表的示數如圖乙，電流表選用小量程，分度值為0.02A，電流表的示數是0.5A。

(2)①[6]根據串聯分壓原理可知，將定值電阻由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，即應保持電阻兩端的電壓不變，根據串聯分壓可知應移動滑片P使滑動變阻器接入電路的阻值增大，滑片P向右端移動。

②[7]當變阻器的最大電阻連入電路時，由串聯電路的規(guī)律及歐姆定律，電路的最小電流為

I小= ≈0.14A＞0.12A

實驗次序4的數據不符合實際。

[8]由表中數據可知，電壓表的示數為

U=IR=0.6A×10Ω=6V

探究電流和電阻的關系實驗，選擇電壓表的大量程和電流表的大量程，滑動變阻器的規(guī)格是“60Ω 1A”，表示變阻器允許的最大電流為1A，根據串聯電路電流的規(guī)律，電路中允許通過的最大電流為1A，此時電路中的總電阻最小，所對應的定值電阻為最小電阻

R1=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為

UV大=I大R1=1A×10Ω=10V

當變阻器的最大電阻連入電路中時，變阻器分得的電壓最大，根據串聯電路電壓的規(guī)律，電壓表示數最小為UV，根據串聯電路電壓的規(guī)律和分壓原理

上式等號左邊為一定值，故等號右邊也為一定值，當變阻器的最大電阻為60Ω接入電路中時，對應的定值電阻最大為50Ω，即

控制的最小電壓為

UV=6.81V

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U0的取值范圍是

6.81V≤U0≤10V

A．只將定值電阻兩端電壓U0調到8V，可行，不符合題意；

B．只將電源電壓降低到8V，當變阻器的最大電阻連入電路中時，變阻器分得的電壓最大，根據串聯電路電壓的規(guī)律，電壓表示數最小，根據串聯電路電壓的規(guī)律和分壓原理

上式等號左邊為一定值，故等號右邊也為一定值，當變阻器的最大電阻為60Ω接入電路中時，對應的定值電阻最大為50Ω，即

控制的最小電壓為

=3.63V

這種方法可行，不符合題意；

C．探究電流和電阻的關系，需要改變電阻的阻值，只將10Ω的電阻與滑動變阻器串聯，只能測量一組數據，無法完成實驗，不可行，符合題意。

故選C。