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18V保持不變，滑動變阻器的規格是“70Ω 1.5A”，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向左移動時電壓表示數變大．

（_____）

（2）小明先探究“電阻R一定，電流與電壓的關系”，他將10Ω的電阻作為R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1所示）．第3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．分析數據，可得出結論：_______________．

表1

實驗次序	1	2	3	4
U/V	3.0	4.0	5.0	6.0
I/A	0.30	0.41		0.62

（3）接著小明根據表1數據繪制出I-U圖象，如圖丁中a所示，實驗完成后，將電阻換成小燈泡．重復上述實驗過程，繪制出I-U圖象，如圖丁中b所示，試分析圖象中A，B、C三點阻RA，RB，RC大小關系為______________．

（4）小明再探究“電壓U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_______（選填“增大”或“減小”）他這樣操作的目的是_________________________．

表2

實驗次序	1	2	3	4
R/Ω	10	20	span>30	50
I/A	0.60	0.30	0.20	0.12

b、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，你認為這是實驗次序_____的數據，選出的理由是_____________________．若不更換實驗器材，在實驗過程為了能夠利用上述4個定值電阻，順利得到4組I、R數據，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 電阻一定，通過導體的電流與導體兩端電壓成正比 RB>RC>RA 增大 控制R兩端的電壓不變 4 電路最小電流為0.15A，不可能到0.12A 7.5V—15V

【解析】

（1）由于要求滑片P向左移動時電壓表示數變大，即滑動變阻器連入電路的電阻變小，所以應將變阻器P以左電阻連入電路中，將開關的右接線柱與變阻器A接線柱連接，如下：

（2）根據題意知道，第3次實驗時電流表的讀數如圖丙所示，電流表選用小量程，分度值為0.02A，則此時流經電阻的電流為0.5 A，分析表一這些數據發現，在誤差允許的范圍內，每次導體兩端的電壓和導體的電流的比值都近似等于10，故,得出結論是：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正比；

（3）由于圖a表示定值電阻的I-U圖象，且是正比例圖線，所以B點電阻與a、b相交處電阻相等，由圖線b知道，燈泡的電阻隨著燈泡兩端的電壓變大而變大，所以RA＜RC＜R交點，即RA＜RC＜RB ；

（4）a、根據串聯分壓原理知道，將定值電阻由10Ω改接成20Ω的電阻時，定值電阻的電壓隨著阻值的增大而增大；由于探究電流與電阻的實驗中需要控制定值電壓不變，所以，應該增大滑動變阻器分得的電壓，即應增大滑動變阻器連入電路中的電阻，使電壓表的示數控制不變；

b、由于變阻器的最大電阻為70Ω，當接入70Ω的電阻時，電路的最大電阻是：R串 =70Ω+50Ω=120Ω，由歐姆定律知道，此時電路中的最小電流：=0.15A＞0.12A，所以，實驗次序4中數據不符合實際；

電流表量程為0-3A，滑動變阻器的規格是“70Ω 1.5A”，表示變阻器允許通過的最大電流為1.5A，故電路中通過的最大電流為1.5A，此時電路中的電阻最小，對應的最小定值電阻為10Ω，變阻器分得的電壓也最小，電壓表示數最大，由歐姆定律，電壓表控制不變的最大電壓為：UV大 =I大 R1 =1.5A×10Ω=15V；

設電壓表控制的小電壓為UV小 ，由串聯電路的規律和分壓原理知道：，

又因為當最大的定值電阻接入時，變阻器連入電路中的電阻也應最大，即，

故解得：UV小 =7.5V，

所以，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7.5V-15V.