Question

【題目】小王在做“探究電流與電壓、電阻關系”實驗時，準備以下器材：電源（電壓為3V且保持不變）、電流表（0-0.6A）、電壓表（0-3V）、滑動變阻器（20Ω、1A） 、 四個定值電阻（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω）、開關導線若干。根據(jù)如圖甲所示電路圖進行實驗。

（1）請你用筆畫線代替導線把圖乙未連接完的實物電路連接成正確的完整電路;

（________）

（2）閉合開關前，滑動變阻器的滑片應調到最___________端（選填“左"或“右”）；.

（3）電路正確連接，閉合開關，電流表無示數(shù)，電壓表指針有明顯偏轉，可能原因是________;

A.定值電阻R短路 B.定值電阻R斷路

C.滑動變阻器短路 D.滑動變阻器斷路

（4）探究電流與電壓的關系時，小王通過調節(jié)滑動變阻器滑片P，記錄了通過定值電阻R的不同電流和對應的電壓如右表所示。老師看后說其中一組數(shù)據(jù)本次實驗無法得出。他分析發(fā)現(xiàn)是第 ________次數(shù)據(jù)不合理，原因是________， 去掉不合理的實驗數(shù)據(jù)，分析可得到的結論是：_____________________。

實驗次數(shù)	1	2	3	4	5
電壓U/V	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5
電流I/A	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5

（5）接著小王又探究電流與電阻的關系，其實驗步驟如下：

①在電路中接入阻值為5Ω的定值電阻，移動滑動變阻器的滑片，使得電壓表示數(shù)為1V，記錄電流表示數(shù)：

②用10Ω的定值電阻替換5Ω的定值電阻，閉合開關，他應將滑動變阻器的阻值_____（選填“調大”或“調小”）直到_________， 再記錄電流表示數(shù);

③用15Ω的定值電阻替換10Ω的定值電阻再進行實驗發(fā)現(xiàn)實驗不能完成。為完成四次探究，小王預備了如下四個調整方案，你認為不可行的是________

A.如果只調整電壓表的示數(shù)，控制電壓表示數(shù)為2V

B.如果只更換定值電阻，更換1Ω、2Ω、5Ω、10Ω 的定值電阻

C.如果只更換滑動變阻器，則更換的滑動變阻器最大阻值不小于40Ω， 允許通過的最大電流不小于0.2A

D.如果只更換電源，更換電源電壓為4V

Answer 1

【答案】見解析 右 B 1 電路中最小電流為0.12A 電阻一定時，導體的電流和電壓成正比 調大 電壓表示數(shù)仍為1V BD

【解析】

(1)[1]根據(jù)題意“一上一下”原則，將滑動變阻器滑片左下接線柱連入電路中，如下所示：

(2)[2]閉合開關前，為了保護電路，滑動變阻器的滑片應調到阻值最大處的最右端；

(3)[3] A．若電阻R短路，則電路為通路，電流表應有示數(shù)，電壓表無示數(shù)，故不符合題意；

B．若電阻R斷路，則電流表會沒有示數(shù)，電壓表與電源連通測電源電壓，電壓表指針應有明顯偏轉，故符合題意；

C．若滑動變阻器短路，則電路為通路，兩表都應有示數(shù)，故不符合題意；

D．若滑動變阻器斷路，則兩表都沒有示數(shù)，故不符合題意

(4)[4][5]探究電流與電壓的關系時，要控制電阻不變，由表中數(shù)據(jù)，電阻是5Ω，又因為變阻器的最大電阻為20Ω，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律，電路中的最小電流是：

,

故出錯的是第1次，原因是電路中的最小電流大于0.1A；

[6]去掉出錯的實驗數(shù)據(jù)，分析知道，電壓與電流之比為一定值，故得到的結論是：當電阻一定時，通過導體的電流與導體兩端的電壓成正比；

(5)[7][8]由串聯(lián)分壓原理知道，將定值電阻由5Ω改接成10Ω的電阻，由于電阻增大，其分得的電壓增大；由于探究電流與電阻的實驗中應控制電壓不變，即應保持電阻兩端的電壓不變，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律知道，應增大滑動變阻器分得的電壓，即應增大滑動變阻器連入電路中的電阻，應該將滑動變阻器的阻值調大，直到電壓表示數(shù)為1V ，再記錄電流表示數(shù)；

[9]A．根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律和分壓原理知道：

由此可知，當電源電壓U、定值電阻的電壓U定 一定時，變阻器的電阻隨定值電阻的增大而增大；當電阻為R定4 =20Ω時，所需滑動變阻器的阻值最大為R滑大 =20Ω，根據(jù)串聯(lián)電阻的規(guī)律，總電阻S ：

R=R定4 +R滑大 =20Ω+20Ω=40Ω，

此時電流中的電流是：

由歐姆定律，則此時電壓表的示數(shù)是：

即應控制a、b間的最小電壓為1.5V，最大電壓不超過3V，故A可行；

B．電源電壓為3V，電阻兩端電壓為1V，滑動變阻器分壓為2V，定值電阻兩端電壓為變阻器電壓的倍，根據(jù)分壓原理，定值電阻阻值為滑動變阻器接入電路的阻值為的倍，由于滑動變阻器最大阻值為20Ω，所以，定值電阻最大阻值為10Ω；由電流表量程和變阻器規(guī)格可知，電路中電流最大0.6A，此時電路電阻最小，由歐姆定律，此時定值電阻的阻值是：

即更換的定值電阻R的阻值范圍是1.67～10Ω，故B不可行；

C．滑動變阻器兩端電壓是2V，是定值電阻兩端電壓的2倍，由分壓原理知道，滑動變阻器接入電路的阻值是定值電阻阻值的2倍，當定值電阻阻值最大為20Ω時，滑動變阻器接入電路的阻值最大應為40Ω，即更換的滑動變阻器最大阻值不小于40Ω；當電阻為5Ω時，由于變阻器分得的電壓為2V，變阻器分得的電壓是定值電阻的2倍，根據(jù)分壓原理知道，變阻器連入電路中的電阻是：

2×5Ω=10Ω，

由串聯(lián)電路電阻的規(guī)律知道，此時電路的總電阻是15Ω為最小，電路中電流最大，由歐姆定律知道，最大電流是：

,

即最大電流不小于0.2A，故C可行；

D．當變阻器全部電阻20Ω連入電路時，此時對應的定值電阻應最大為20Ω，電源電壓最大，根據(jù)分壓原理，變阻器的電壓是：

，

所以最大電源電壓是：

1V+1V=2V，

最小為1V，更換的電源電壓范圍是1V～2V，故D不可行。