Question

實驗課：探究電流跟電阻的關系．已知電源電壓為4.5V且保持不變，滑動變阻器（40Ω 1A）、以及符合實驗要求的電表、開關和導線．如圖（甲）是沒有連接完整的電路．
（1）請將圖甲所示的實物電路連接完整，要求滑片向右移動，電流表示數變大．
（2）小亮同學連好電路后閉合開關，移動滑動變阻器滑片P，電流表有示數，電壓表無示數，則故障可能是

 

（寫出一種即可）．
（3）小亮同學排除故障后閉合開關，移動滑動變阻器滑片P，同時，眼睛應注視

 

．
A．電壓表示數          B．電流表示數          C．滑動變阻器滑片
（4）該實驗中滑動變阻器除了保護電路外，還有

 

的作用．
（5）實驗中小亮多次改變R的阻值，調節滑動變阻器的滑片，使電壓表示數保持不變，記下電流表的示數，得到如圖乙所示的電流I隨電阻R變化的圖象．由圖象可以得出結論：

 

（6）第（5）問中，小亮多次改變R的阻值，并記錄各次電流表的示數，為了能夠完成實驗，更換的電阻阻值不能夠大于

 

Ω．
（7）另一組的小明同學探究電流跟電壓的關系，連接好電路的最后一根導線時，小燈泡立刻發出微弱的光亮．導致上述現象的不規范操作是

 

．
（8）小明找出原因后，調節滑動變阻器，測出通過電阻R的電流和對應的電壓值，如表所示，分析數據后發現表格中電流值與電壓值不成正比，檢查兩電表均無故障，你認為可能的原因是

 

；

U（V）	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0
I（A）	0.14	0.24	0.34	0.44	0.54	0.64

（9）該電路還可以測量小燈泡正常發光時的電阻，現將圖甲中的電阻R換成一個正常工作電壓為3.8V的小燈泡（電阻約為20Ω），若要測出該小燈泡正常發光時的電阻，則原實驗電路中只需改動

 

，其他不變；當電壓表示數為2.5V時，滑動變阻器的滑片應該向

 

滑動，以測出正常發光時的電阻．當電壓表的示數為3.8V時，電流表的示數如圖11丙所示，則小燈泡正常發光的時的電阻為

 

Ω．

Answer 1

分析：（1）將電源和滑動變阻器串聯在電路中，滑動變阻器要接一上一下；電壓表與電阻并聯；
（2）電流表有示數，說明電路為通路；電壓表沒示數，說明電壓表被短路；
（3）探究電流與電阻的關系時，需保持電阻兩端電壓不變；
（4）滑動變阻器的作用有：保護電路、改變電路中的電流、改變電阻兩端電壓、多次測量；
（5）分析乙圖中的圖象，判斷電流和電阻的關系即可；
（6）根據圖乙，利用U=IR可知電阻兩端的電壓，根據串聯電路的電阻與電壓的關系，即可結合滑動變阻器的最大阻值解答；
（7）連接電路時，開關未斷開，連接完最后一根導線，電路會連通，燒壞元件；
（8）檢查兩電表均無故障，說明測量過程正確；分析數據后發現，表格中電流值都減掉0.04A時，電流值與電壓值成正比；
（9）根據電壓表的量程以及燈泡的額定電壓進行判斷；根據串聯電路起分壓作用進行判斷；根據燈泡的額定電壓和阻值確定電流表的量程，然后歐姆定律的變形公式求出燈泡的阻值．

解答：解：（1）滑片向右移動，電流表示數變大，說明向右移動滑片時，滑動變阻器接入電路的阻值變小，故將右下接線柱與電源負極相連；電壓表負接線柱與定值電阻的右接線柱相連；如下圖所示：

（2）電流表有示數，說明電路為通路；電壓表沒示數，說明電壓表被短路，因此故障為R短路；
（3）探究電流與電阻的關系時，需保持電阻兩端電壓不變，因此閉合開關，移動滑動變阻器滑片P，同時，眼睛應注視電壓表的示數；
（4）探究電流與電阻的關系，需保持電阻兩端電壓不變，因此滑動變阻器除了保護電路外，還有改變電路中的電流，使R兩端的電壓不變，以多次實驗得規律的作用；
（5）分析乙圖中的電流和電阻的關系可看出：電壓一定時，通過導體的電流與它的電阻成反比；
（6）在探究電流跟電阻的關系的實驗中，保持電壓表示數始終為如圖（乙）所示，即保持電阻兩端的電壓為2V不變，
則根據串聯電路的電流相同的特點得：
I_定值=I_滑動，
即：

U定值

R定值

=

U-U定值

R滑動

2.5V

R定值

=

4.5V-2.5V

R滑動

∴R_定值=

5

4

R_滑動，
∵R_滑動≤40Ω，
∴R_定值=

5

4

R_滑動≤

5

4

×40Ω=50Ω；
（7）連接完最后一根導線，燈泡立發出微弱的光亮，說明連接電路時，開關處于閉合狀態；
（8）分析表格中數據可知：電流值都去掉0.04A時，電流值與電壓值成正比，所以可能的原因是電流表使用前沒有校零；
（9）根據題意可知，電壓表量程為0～3V；當測量額定電壓為3.8V燈泡正常發光時的電阻時，需改用0～15V的量程；
當電壓表示數為2.5V時，需增大電壓表的示數，減小滑動變阻器兩端的電壓，因此需減小滑動變阻器接入電路的阻值，故將滑片向右移動；
燈泡正常發光時的電流大約為：I=

U

R

=

3.8V

20Ω

=0.19A；因此電流表選擇0～0.6A的量程，則根據丙可知，燈泡正常發光時的電流為0.2A，
∵I=

U

R

∴燈泡正常發光的電阻：R_L=

UL

IL

=

3.8V

0.2A

=19Ω．
故答案為：（2）R短路；（3）A；（4）改變電路中的電流，使R兩端的電壓不變，以多次實驗得規律；（5）電壓一定時，通過導體的電流與它的電阻成反比；（6）50；（7）連接電路前開關沒有斷開；（8）電流表沒有校零；（9）電壓表的量程；右；19．

點評：本題考查了連接電路圖、電路故障分析、滑動變阻器作用、滑動變阻器調節等問題，是常考問題，一定要掌握；連接電路圖時，注意電表量程的選擇；本題難點是探究電流跟電阻關系的實驗中，為了保持電阻兩端的電壓不變，根據串聯電路的特點和歐姆定律得出定值電阻R與滑動變阻器連入電路的電阻阻值關系．