Question

【題目】某實(shí)驗(yàn)小組在“探究電流與電阻的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，按如圖甲所示的電路圖正確連接電路，逐次將不同阻值的電阻R接在a、b間，每次閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片均移到阻值最大端。

（1）連接電路時(shí)，開關(guān)應(yīng)處于__________狀態(tài)。

（2）當(dāng)接入的電阻R為5Ω時(shí)，閉合開關(guān)，電流表無示數(shù)，電壓表示數(shù)如圖乙，移動滑片，兩表指針保持不動。若電路中只有一處故障，則故障是_______________，電源兩端的電壓為______ V；

（3）排除故障后進(jìn)行如下操作：

①閉合開關(guān)，記錄電流表示數(shù)為0.3A；

②移動滑片使電壓表示數(shù)為U0時(shí)，記錄電流表示數(shù)；

③當(dāng)接入的電阻R分別為10Ω、15Ω時(shí)，閉合開關(guān)，保持__________的示數(shù)不變（選填“電壓表”或者“電流表”）；

④當(dāng)接入的電阻R為Rx時(shí)，閉合開關(guān)，電壓表示數(shù)大于U0，記錄電流表示數(shù)；

⑤利用測得的數(shù)據(jù)繪制出如圖丙所示的圖象，由圖像可知，U0=__________V；

（4）由圖像可得結(jié)論：當(dāng)電壓一定時(shí)，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成__________比；

（5）實(shí)驗(yàn)中，滑動變阻器消耗的最大功率為__________ W；

（6）仍使用原有器材，若使以上四個(gè)電阻都能為實(shí)驗(yàn)所用，應(yīng)控制a、b之間的電壓至少為____ V。

Answer 1

【答案】斷開； R斷路； 6； 電壓表； 3； 反； 1.8； 4。

【解析】

(1)[1]連接電路時(shí)，為保證電路安全，開關(guān)應(yīng)處于斷開狀態(tài)；

(2)[2]如圖甲所示，閉合開關(guān)S，發(fā)現(xiàn)電流表無示數(shù)，電壓表有較大示數(shù)，且導(dǎo)線及相關(guān)連接處均完好，說明電壓表并聯(lián)的部分?jǐn)嗦�，即定值電�?/span>R斷路；

[3]此時(shí)電壓表與變阻器串聯(lián)，電壓表內(nèi)阻非常大，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn)可知，此時(shí)電壓表示數(shù)即為電源電壓，由圖乙可知，電壓表示數(shù)即電源電壓為6V；

(3)[4]實(shí)驗(yàn)是探究探究電流與電阻的關(guān)系，故應(yīng)該控制電壓不變，即保持電壓表示數(shù)U0不變；

[5]因?yàn)楸３蛛娮鑳啥说碾妷翰蛔�，�?dāng)接入電阻10Ω時(shí)，通過電流表0.3A，根據(jù)U=IR可知

；

(4)[6]當(dāng)電壓一定時(shí)，根據(jù)圖丙可知，電流增大時(shí)，電阻減小，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比；

(5)[7]電阻兩端的電壓始終在3V，總電壓6V，根據(jù)串聯(lián)電路各用電器電壓之和等于總電壓可得

，

由圖丙可知，電路通過的最大電流為0.6A，所以滑動變阻器的最大功率為

；

(6)[8]因?yàn)殡妷罕硎緮?shù)始終保持3V不變，即電阻兩端電壓為3V，串聯(lián)電路中各個(gè)用電器電壓之和為總電壓，故得滑動變阻器兩端電壓為

，

由分壓原理可知，滑動變阻器應(yīng)該和接入電阻的阻值一樣大，故滑動變阻器至少為15Ω。接入Rx時(shí)，通過電路電流為0.1A，根據(jù)R=可知

，

仍使用原有器材，使5Ω、10Ω、15Ω和Rx四個(gè)電阻都能為實(shí)驗(yàn)所用，根據(jù)串聯(lián)電路規(guī)律和分壓原理得

，

，

，

故應(yīng)控制a、b之間的電壓至少為4V。