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15V保持不變，滑動變阻器的規格是“ 1A”，滿足測量需求的電流表、電壓表各一個，阻值為、 、 、 的定值電阻各1個。

(1)連接電路時開關應處于_____（填“斷開”或“閉合”）狀態。

(2)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向左移動時電流表示數變大。

（________）

(3)小明先探究“電阻一定時，電流與電壓的關系”，他將阻值為的定值電阻作為接入電路，閉合開關，調節滑動變阻器滑片，測出電阻兩端電壓及對應電流，記錄在下表中。

實驗次序	1	2	3	4
	3.0	4.0	5.0	6.0
	0.30	0.41		0.59

①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。

②分析數據，可以得出結論：在電阻一定的情況下，通過導體的電流和導體兩端的電壓成_____。

(4)小明再探究“電壓U0一定，電流與電阻的關系”。

①他將10Ω的電阻接入電路，閉合開關，調節滑片P到適當位置，讀出電流表示數記入下表中。

②斷開開關，小明用20Ω的電阻代替10Ω的電阻，閉合開關，移動滑片P使滑動變阻器接人電路的阻值_____（填“增大”或“減小”），他這樣做的目的是：_____。

實驗次序	1	2	3	4
R/Ω	10	20	30	40
I/A	0.60	0.30	0.20	0.15

③老師指出上表的數據中有一組數據不符合實際，你認為這是實驗次序_____的數據。

④若不更換實驗器材和電路，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_____。

Answer 1

【答案】斷開； ； 0.5； 正比； 增大； 控制定值電阻兩端的電壓一定； 4； 6.67V~10V；

【解析】

(1)[1]連接電路時開關應處于斷開狀態；

(2)[2]滑片P向左移動時電流表示數變大，即電阻變小，故變阻器左下接線柱連入電路中，由表中數據，電壓表示數為：

，

故電壓表選用大量程與電阻并聯，連接如圖所示：

(3)[3]第3次實驗時電流表的讀數如圖丙所示，電流表選用大量程，分度值為0.1A，則此時流經電阻的電流為0.5A；

[4]分析數據，考慮到誤差因素，電壓與電流之比：

，

故可以得出結論：在電阻一定的情況下，通過導體的電流和導體兩端的電壓成正比；

(4)[5][6]根據串聯分壓原理可知，將定值電阻由改接成的電阻，電阻變大，其分得的電壓增大；探究電流與電阻的實驗中應控制電阻兩端的電壓不變，根據串聯電路電壓的規律，移動滑片使滑動變阻器接入電路阻值變大，所以他這樣操作的目的是控制定值電阻兩端的電壓一定；

[7]因電源電壓15V保持不變，滑動變阻器的規格是“ ”，即變阻器的最大電阻為，在第4次實驗中，根據電阻的串聯和歐姆定律，電路的最小電流為：

，

大于故實驗次序4的數據不符合實際；

[8]滑動變阻器的規格是“”，表示變阻器允許的最大電流為1A，因電流表選用大量程03A，根據串聯電路電流的規律，電路中允許通過的最大電流為1A，由歐姆定律的變形公式，此時電路中的總電阻最小，所對應的定值電阻為最小電阻：，此時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為：

；

當變阻器的最大電阻連入電路中時,變阻器分得的電壓最大,根據串聯電路電壓的規律,電壓表示數最小為，根據串聯電路電壓的規律和分壓原理：

當變阻器的最大電阻為接入電路中時，對應的定值電阻最大為 即

解得控制的最小電壓；

所以U0的取值范圍應滿足。