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15V保持不變，滑動變阻器的規格是“50Ω1A”，阻值為10Ω、20Ω、30Ω、50Ω的電阻各一個，滿足測量需求的電流表，電壓表各一個。

（1）根據圖甲所示的電路圖，將圖乙所示的實物圖連接完整，要求閉合S后，滑片P向左移動時電流表示數變大_______。

（2）小明先探究“電阻一定,電流與電壓的關系”,他將10Ω的電阻接入電路,閉合開關S,通過調節滑動變阻器滑片P,測出電阻兩端施加不同電壓時對應電流值,并記錄如表,第1次實驗時電流表的讀數如圖丙所示，則此時流經電阻的電流為__________A. 分析這些數據，可以得出結論：在電阻一定的情況下，流經導體的電流和導體兩端的電壓成_______；

（3）小明再探究“電壓一定，電流與電阻的關系”：

a.他將10Ω的電阻接入電路,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;斷開開關S,小明用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阻值___________ (增大/減小)，他這樣操作的目的是：___________；

b.上表是小明提交的實驗數據,老師指出有一組數據不符合實際,你認為這是實驗次序的數據____。若不更換實驗器材,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U0的取值范圍應滿足___________。

Answer 1

【答案】見解析 0.5 正比 增大 控制定值電阻兩端的電壓不變 4 7.5-10

【解析】

（1）電壓表與電阻并聯，滑片P向左移動時電流表示數變大，即電阻變小，故滑片以左電阻絲連入電路中，如下所示：

（2）小明先探究“電阻一定,電流與電壓的關系”,他將10Ω的電阻接入電路,閉合開關S,通過調節滑動變阻器滑片P,測出電阻兩端施加不同電壓時對應電流值,并記錄如表,第1次實驗時電流表的讀數如圖丙所示，電流表接的0~3A的量程，分度值為0.1A，則此時流經電阻的電流為0.5A。分析表中數據，考慮到誤差因素，可以得出結論：在電阻一定的情況下，流經導體的電流和導體兩端的電壓成；

（3）a．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，使電壓表的示數不變；

b．由歐姆定律可得，電阻兩端的電壓，滑動變阻器分得電壓為UH=U-UR=9V，由歐姆定律可得，I=0.12A時，，而變阻器的最大電阻為50Ω，所以第4組數據不符合實際；

滑動變阻器的規格是“50Ω，1A”，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，由歐姆定律的變形公式，此時電路中的總電阻最小為，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：，當變阻器的最大電阻50Ω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律，電壓表示數最小Umin，根據串聯電路電壓的規律，變阻器分得的電壓為：U-Umin，由分壓原理：，

因Umin，為一定值，故上式左邊為一定值，右邊也為一定值，故當變阻器連入最大電阻50Ω時，對應的最大定值電阻為50Ω，代入上式，有：Umin=7.5V，

綜上，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U0的取值范圍應滿足7.5V-10V，故答案為：(1). 見解析 (2). 0.5 (3). 正比 (4). 增大 (5). 控制定值電阻兩端的電壓不變 (6). 4 (7). 7.5-10