Question

【題目】在探究“電流與電阻的關系”實驗中，電源電壓為30V且保持不變，滑動變阻器上標有“25Ω 3A”字樣，實驗中所用的四個定值電阻的阻值分別為10Ω、15Ω、25Ω、30Ω。

(1)設計好電路后，應____開關連接電路，閉合開關前，調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片至______；

(2)小明在a、b間依次接入不同阻值的電阻，其中在接入15Ω的電阻時，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片后，讀出了電流表的示數(shù)，如圖所示為_____A；

(3)斷開開關，保持滑片的位置不變，用25Ω的電阻替換15Ω的電阻，閉合開關，要得到正確的實驗結論，應將滑片向______端移動（選填“左”或“右”），直到電壓表的示數(shù)為_____V，此時電流表示數(shù)為_________A；

(4)斷開開關，再用30Ω的電阻替換25Ω的電阻繼續(xù)實驗時，無論怎樣移動滑動變阻器的滑片都不能完成此次探究，為了能夠得到這組數(shù)據(jù)，測量出與前面更換電阻兩端電壓相同時，“30Ω”的定值電阻對應的電流，小明設計了如下調(diào)整方案，請幫助他填寫完整：在電路中串聯(lián)一個電阻，則串聯(lián)的電阻的阻值范圍是______Ω至________Ω；

(5)小青又用此電路圖進行“伏安法測電阻”，如果考慮到電流表本身有一定的電阻（有分壓作用），電壓表本身也有一定的電阻（有分流作用），則測量值比真實值_____（選填“偏大”、“偏小”或“相同”）；如果電壓表和電流表的讀數(shù)分別為U和I，而它們自身電阻分別為RV和RA，則Rx更準確的表達式為_____（數(shù)學表達式用已知字母表示）。

Answer 1

【答案】斷開 阻值最大處 1 左 15 0.6 5 30 偏小

【解析】

(1)為防止電路中的電流過大燒壞電路元件，連接電路中時開關應斷開；閉合開關前滑動變阻器應處于最大阻值處。

(2)根據(jù)電流表正確讀數(shù)方法讀出電路中的電流。

(3)根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律和分壓原理確定滑片移到的方向；根據(jù)電壓表示數(shù)不變，由歐姆定律求解電流大小。

(4)要探究電流與電阻的關系，需保持電阻兩端的電壓不變，應用串聯(lián)電路規(guī)律與歐姆定律分析解答。

(5)根據(jù)分流原理和并聯(lián)電路電流求出通過待測電阻的電流，根據(jù)歐姆定律求待測電阻大小。

(1)[1]為保護電路，連接電路時，開關應該處于斷開狀態(tài)。

[2]閉合開關前，滑動變阻器應該滑到最大阻值處。

(2)[3]圖中電流表選用大量程，分度值為0.1A，示數(shù)為1A。

(3)[4]用25Ω的電阻替換15Ω的電阻后，電阻變大，根據(jù)分壓原理可知，電壓表的示數(shù)變大，為保持電壓表示數(shù)不變，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律可知，應增大變阻器的電壓，則應增大滑動變阻器的阻值，使滑片向左移動。

[5]根據(jù)探究電流與電阻的關系的實驗時，要保持電壓表示數(shù)不變，其大小為

[6]此時電流表的示數(shù)

(4)[7][8]電源電壓為30V，電阻兩端電壓為15V，滑動變阻器分壓為15V，定值電阻兩端電壓等于變阻器的電壓，根據(jù)分壓原理可知，定值電阻的阻值等于滑動變阻器接入電路的阻值，因定值電阻最大阻值為30Ω，而滑動變阻器最大阻值為25Ω，則需要串聯(lián)的電阻的阻值最小為5Ω；當滑動變阻器未接入電路時，需要串聯(lián)的電阻的阻值最大，其最大值為30Ω，故串聯(lián)的電阻的阻值范圍是5Ω至30Ω。

(5)[9]根據(jù)并聯(lián)電路電流的規(guī)律，電流表示數(shù)大于實驗通過待測電阻的電流，根據(jù)可知，所測電阻偏小。

[10]根據(jù)并聯(lián)電路的分流原理，則有

根據(jù)并聯(lián)電路電流的規(guī)律，則有

待測電阻

由以上三個式子可得