Question

【題目】小徐同學(xué)用如圖甲所示的電路探究“電流與電壓和電阻的關(guān)系”，電源電壓恒為15V，滑動(dòng)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(gè)。電流表、電壓表可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要自由選擇量程。

(1)小徐同學(xué)首先探究“電阻一定時(shí)，電流與電壓的關(guān)系”

①連接電路時(shí)，開關(guān)應(yīng)______，連完電路后，卻發(fā)現(xiàn)有一根導(dǎo)線連接錯(cuò)誤，如圖甲所示，請(qǐng)?jiān)阱e(cuò)誤的導(dǎo)線上打“×”，再將這根導(dǎo)線改接到正確的位置；（___________）

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

③實(shí)驗(yàn)時(shí)小徐將10Ω的定值電阻接入電路，閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片P，測(cè)得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。其中一次電流表的讀數(shù)如圖乙所示，則此時(shí)流過(guò)電阻的電流為_______A。將其余電阻依次接入電路，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，得出結(jié)論：電阻一定時(shí)，電流與電壓成正比。

(2)小徐同學(xué)繼續(xù)探究“電壓一定時(shí)，電流與電阻的關(guān)系”

①他將10Ω的電阻接入電路中，閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑片P到適當(dāng)位置，讀出電流表示數(shù)記入表格中，斷開開關(guān)S，保持滑片不動(dòng)，小徐用20Ω的電阻替換10Ω的電阻，閉合開關(guān) S，滑動(dòng)變阻器滑片P應(yīng)向____（選填“左”或“右”）移動(dòng)，才能完成實(shí)驗(yàn)；

②表格記錄了小徐的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，其中有一組數(shù)據(jù)是編造的，你認(rèn)為編造的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的序號(hào)是______。

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	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(shí)驗(yàn)器材，且保證四個(gè)定值電阻分別接入電路時(shí)均能完成實(shí)驗(yàn)，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(diào)到 8V

B.只將電源電壓降低到8V

C.只將10Ω的電阻與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)

Answer 1

【答案】斷開 B 短路 0.5 右 4 C

【解析】

(1)①[1]為了保護(hù)電路，連接電路時(shí)，開關(guān)應(yīng)斷開。

[2]原電路中，電阻與電流并聯(lián)后與電壓表串聯(lián)是錯(cuò)誤的，電阻應(yīng)與電流表串聯(lián)，電壓表與電阻并聯(lián)，如下圖所示：

②[3]正確連接電路后，應(yīng)將滑片移至變阻器的阻值最大處，即B端。

[4]閉合開關(guān)，移動(dòng)滑片，電流表有示數(shù)，說(shuō)明電路為通路，電壓表無(wú)示數(shù)，則故障可能是定值電阻短路。

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

(2)①[6]根據(jù)串聯(lián)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(shí)驗(yàn)中應(yīng)控制電壓不變，即應(yīng)保持電阻兩端的電壓不變，根據(jù)串聯(lián)分壓可知應(yīng)移動(dòng)滑片P使滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值增大，滑片P向右端移動(dòng)。

②[7]當(dāng)變阻器的最大電阻連入電路時(shí)，由串聯(lián)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(shí)驗(yàn)次序4的數(shù)據(jù)不符合實(shí)際。

[8]由表中數(shù)據(jù)可知，電壓表的示數(shù)為

U=IR=0.6A×10Ω=6V

探究電流和電阻的關(guān)系實(shí)驗(yàn)，選擇電壓表的大量程和電流表的大量程，滑動(dòng)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(jù)串聯(lián)電路電流的規(guī)律，電路中允許通過(guò)的最大電流為1A，此時(shí)電路中的總電阻最小，所對(duì)應(yīng)的定值電阻為最小電阻

R1=10Ω

此時(shí)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(shù)為

UV大=I大R1=1A×10Ω=10V

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

上式等號(hào)左邊為一定值，故等號(hào)右邊也為一定值，當(dāng)變阻器的最大電阻為60Ω接入電路中時(shí)，對(duì)應(yīng)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(gè)定值電阻，順利得到4組I、R數(shù)據(jù)，完成實(shí)驗(yàn)，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(diào)到8V，可行，不符合題意；

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

上式等號(hào)左邊為一定值，故等號(hào)右邊也為一定值，當(dāng)變阻器的最大電阻為60Ω接入電路中時(shí)，對(duì)應(yīng)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(guān)系，需要改變電阻的阻值，只將10Ω的電阻與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，只能測(cè)量一組數(shù)據(jù)，無(wú)法完成實(shí)驗(yàn)，不可行，符合題意。

故選C。