Question

【題目】小明同學(xué)用下列器材探究“電流與電壓和電阻的關(guān)系”：電壓15V保持不變的電源，規(guī)格是“50Ω 1A”的滑動(dòng)變阻器，阻值為10Ω、20Ω、30Ω、50Ω的電阻各一個(gè)，滿足測量需求的電流表，電壓表各一個(gè)。

（1）圖甲是他連接的電路，請(qǐng)改動(dòng)一根導(dǎo)線，使電路連接正確，在應(yīng)改動(dòng)的導(dǎo)線上打“×”，并用筆畫線代替導(dǎo)線畫出正確的接法；__________________

（2）電路連接正確后，小明先探究“電阻R0一定，電流與電壓的關(guān)系”，他將10Ω的電阻作為R0接入電路，閉合開關(guān)，通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片P，測出電阻兩端在不同電壓時(shí)的電流值，記錄如表1所示。第3次實(shí)驗(yàn)時(shí)電流表的讀數(shù)如圖乙所示，則此時(shí)流經(jīng)電阻的電流為_________A。分析數(shù)據(jù)，可以得出結(jié)論：在電阻一定時(shí)，流經(jīng)導(dǎo)體的電流和導(dǎo)體兩端的電壓成_________；

表1

實(shí)驗(yàn)次序	1	2	3	4
U/V	3.0	4.0	5.0	6.0
I/A	0.30	0.41		0.62

表2

實(shí)驗(yàn)次序	1	2	3	4
R/Ω	10	20	30	40
I/A	0.60	0.30	0.20	0.12

（3）小明再探究“電壓U0一定，電流與電阻的關(guān)系”：

①他將10Ω的電阻接入電路，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑片P到適當(dāng)位置，讀出電流表示數(shù)記入表中；斷開開關(guān)S，小明用20Ω的電阻替換10Ω的電阻，閉合開關(guān)S，移動(dòng)滑片P使滑動(dòng)變阻器接入電路阻值_________(增大/減小)，他這樣操作的目的是_________。

②表2是小明的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，老師指出有一組數(shù)據(jù)不符合實(shí)際，你認(rèn)為這是實(shí)驗(yàn)次序_________的數(shù)據(jù)。若不更換實(shí)驗(yàn)器材，在實(shí)驗(yàn)過程中小明為了能夠利用上述4個(gè)定值電阻，順利得到4組I、R的數(shù)據(jù)，完成實(shí)驗(yàn)，所保持不變的電壓U0的取值范圍應(yīng)滿足_________。

Answer 1

【答案】 0.5 正比 增大 控制電阻兩端電壓不變 （控制電壓表示數(shù)不變） 4 7.5V～10V

【解析】

(1)[1]由題意可知，電壓表應(yīng)與定值電阻并聯(lián)，電流表應(yīng)串聯(lián)接入電路，故修改如下：

(2)[2]由圖乙可得，電流表所接量程為0~3A，分度值為0.1A，故讀數(shù)為0.5A；

[3]由表1可得在電阻一定時(shí)，流經(jīng)導(dǎo)體的電流和導(dǎo)體兩端的電壓成正比；

(3)①[4][5]為保證定值電阻兩端電壓不變，由串聯(lián)分壓可得，當(dāng)換用阻值更大的定值電阻時(shí)，定值電阻兩端電壓增大，為保證電壓不變，滑動(dòng)變阻器接入阻值應(yīng)相應(yīng)變大；

②[6]由U=IR結(jié)合前三組數(shù)據(jù)可得電壓U0為6V，第四次電壓為4.8V，則可知第四次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有誤；

[7]當(dāng)滑動(dòng)變阻器及定值電阻均取到最大值時(shí)，電路電流最小，此時(shí)電壓為所能取得最小值，此時(shí)定值電阻與滑動(dòng)變阻器阻值相等，由串聯(lián)分壓可得最小可取電壓為總電壓的一半，為7.5V，滑動(dòng)變阻器最大允許通過電流為1A，則當(dāng)接入最小定值電阻時(shí)，兩端電壓不可超過10V，故范圍為7.5V~10V。