Question

【題目】小欣同學(xué)在做“探究電流與電壓、電阻的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時(shí)，準(zhǔn)備以下器材：電源電壓為4.5V且保持不變，電流表（0~0.6A）、電壓表（0~3V）、滑動(dòng)變阻器（20Ω 1A）、五個(gè)定值電阻（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω）、開關(guān)、導(dǎo)線若干。根據(jù)如圖的電路圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

（1）導(dǎo)線連接之前，開關(guān)S應(yīng)該_________（選填“斷開”、“閉合”）；

（2）將電路連接正確后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表無示數(shù)，電壓表指針有明顯偏轉(zhuǎn)，原因可能是__________；

（3）探究電流與電壓的關(guān)系時(shí)，小欣通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片P，測(cè)出通過定值電阻R的不同電流和對(duì)應(yīng)的電壓如下表所示。

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	1	2	3	4	5
電壓U/V	0.51	1.01	1.51	2.01	2.51
電流I/A	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5

梁老師看到小欣的數(shù)據(jù)后說小欣的實(shí)驗(yàn)操作中存在問題，并且其中有一組數(shù)據(jù)是錯(cuò)誤的。小欣在實(shí)驗(yàn)操作中存在的問題是_____。請(qǐng)你幫他分析出錯(cuò)的是第_________次，原因是________________。去掉出錯(cuò)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析可得到的結(jié)論是：當(dāng)電阻一定時(shí)，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成_________比

（4）接著小欣又探究電流與電阻的關(guān)系，他只更換定值電阻，其余連接均不變。其實(shí)驗(yàn)步驟如下：

①在電路中接入阻值為5Ω的定值電阻，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，使得電壓表示數(shù)為U0=2V，記錄電流表示數(shù)；

②斷開開關(guān)，用10Ω的定值電阻替換5Ω的定值電阻再閉合開關(guān)，他應(yīng)該將滑動(dòng)變阻器的阻值_________（選填“調(diào)大”或“調(diào)小”）直到電壓表示數(shù)為U0，再記錄電流表示數(shù)；

③斷開開關(guān)，用15Ω的定值電阻替換10Ω的定值電阻再閉合開關(guān)，他調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)始終不能調(diào)為U0。

為完成五次探究，小欣設(shè)計(jì)了如下三個(gè)調(diào)整方案，你認(rèn)為不可行的是（_____________）

A.如果只調(diào)整電壓表的示數(shù)，則應(yīng)控制電壓表示數(shù)U0的范圍為2.5V~3V；

B.如果只更換滑動(dòng)變阻器，則更換的滑動(dòng)變阻器最大阻值不小于25Ω，最大電流不小于0.4A；

C.如果只更換電源，則更換的電源電壓范圍是2V-3.6V。

Answer 1

【答案】斷開 電阻R斷路 編造數(shù)據(jù) 1 電路中的最小電流大于0.1A 正 增大 B

【解析】

(1)[1]為保護(hù)電路，連接導(dǎo)線時(shí)，開關(guān)S應(yīng)該斷開；

(2)[2]由于電流表示數(shù)為0，說明電路可能斷路；電壓表有明顯偏轉(zhuǎn)，說明示數(shù)接近電源電壓，即電壓表與電源連通，即與電壓表并聯(lián)的支路以外的電路是完好的，與電壓表并聯(lián)的電阻R斷路；

(3)[3]探究電流與電壓的關(guān)系時(shí)，要控制電阻不變，由表中數(shù)據(jù)，由歐姆定律知道，電阻是：

，

變阻器的最大電阻為20Ω，由電阻的串聯(lián)和歐姆定律知道，電路中的最小電流是：

，

所以，操作中存在的問題是編造數(shù)據(jù)；

[4][5]由以上分析知道，出錯(cuò)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(cuò)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)知道，電壓與電流之比為一定值，所以，分析可得到的結(jié)論是：當(dāng)電阻一定時(shí)，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比；

(4)[7]探究電流與電阻的關(guān)系，要控制電阻的電壓不變：

①在電路中接入阻值為5Ω的定值電阻，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，圖丙中電壓表選用小量程，分度值為0.1V，電壓表示數(shù)為1V，U0 =2V，記錄電流表示數(shù)；

②根據(jù)串聯(lián)分壓原理知道，將定值電阻由5Ω改接成10Ω的電阻，電阻增大，其分得的電壓增大；探究電流與電阻的實(shí)驗(yàn)中應(yīng)控制電壓不變，即應(yīng)保持電阻兩端的電壓不變，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律知道，應(yīng)增大滑動(dòng)變阻器分得的電壓，由分壓原理，應(yīng)增大滑動(dòng)變阻器連入電路中的電阻，直到電壓表示數(shù)為U0，再記錄電流表示數(shù)；

[8] A．由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律和分壓原理知道：

由此可知，當(dāng)電源電壓U、定值電阻的電壓UV 一定時(shí)，變阻器的電阻隨定值電阻的增大而增大；當(dāng)電阻為R定5 =25Ω時(shí)，所需滑動(dòng)變阻器的阻值最大為R滑大 =20Ω，根據(jù)串聯(lián)電阻的規(guī)律知道，總電阻是：

R=R定5 +R滑大5 =25Ω+20Ω=45Ω，

此時(shí)電流中的電流是：

，

由歐姆定律，則此時(shí)電壓表的示數(shù)是：

U表 =IR定5 =0.1A×25Ω=2.5V，

即為應(yīng)控制a、b間的最小電壓為2.5V，最大電壓不超過3V，故A可行，不符合題意；

B．電源電壓為4.5V，電阻兩端電壓為2V，滑動(dòng)變阻器分壓為2.5V，變阻器的電壓為定值電阻兩端電壓的1.25倍，根據(jù)分壓原理，變阻器的電阻為定值電阻的1.25倍，故則更換的滑動(dòng)變阻器最大阻值不小于

25Ω×1.25=31.25Ω，

故B不可行，符合題意；

C．當(dāng)變阻器全部電阻20Ω連入電路時(shí)，此時(shí)對(duì)應(yīng)的定值電阻應(yīng)最大為25Ω，電源電壓最大，根據(jù)分壓原理，變阻器的電壓是：

，

所以最大電源電壓為2V+1.6V=3.6V，最小為2V，更換的電源電壓范圍是2V～3.6V，C可行，不符合題意。