Question

10．在探究“電阻一定時(shí)，電流與電壓的關(guān)系”時(shí)，實(shí)驗(yàn)中可供使用的器材有：
A．電流表（量程0-0.6A）                   B．電壓表（量程0-3V，0-15V）
C．定值電阻（阻值為5Ω）                 D．定值電阻（阻值為10Ω）
E．滑動(dòng)變阻器（10Ω  2A）                F．滑動(dòng)變阻器（100Ω  1A）
G．干電池兩節(jié)（一節(jié)干電池的電壓為1.5V）    
H．開(kāi)關(guān)S一個(gè)，導(dǎo)線(xiàn)若干
現(xiàn)利用以上部分器材，探究“電阻一定時(shí)，電流與電壓的關(guān)系”，要求實(shí)驗(yàn)過(guò)程中電表的最大示數(shù)能超過(guò)電表量程的一半，同時(shí)又考慮操作方便．則：

（1）用來(lái)探究的定值電阻R應(yīng)選阻值為5Ω，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選10Ω 2A．
（2）如圖甲是小明沒(méi)有連接完的實(shí)物電路，請(qǐng)你用畫(huà)筆畫(huà)線(xiàn)代替導(dǎo)線(xiàn)將實(shí)物圖補(bǔ)充完整（要求滑動(dòng)變阻器滑片向右移動(dòng)時(shí)電阻變大）；
（3）連接好電路，閉合開(kāi)關(guān)后小明發(fā)現(xiàn)，電流表示數(shù)為0，電壓表有示數(shù)，移動(dòng)滑片P，電壓表示數(shù)幾乎不變，則電路出現(xiàn)的故障可能是定值電阻斷路．
拓展：在探究“導(dǎo)體電流和電阻關(guān)系”時(shí)，小剛發(fā)現(xiàn)電流表?yè)p壞．聰明的小剛借助一個(gè)已知電阻和一個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)就解決了這個(gè)問(wèn)題，設(shè)計(jì)電路如圖乙所示，請(qǐng)你將小剛的實(shí)驗(yàn)過(guò)程補(bǔ)充完整．閉合開(kāi)關(guān)S后：
①將單刀雙擲開(kāi)關(guān)撥到1處，將滑片滑到某一位置，讀出電壓表的示數(shù)為U₁；
②將單刀雙擲開(kāi)關(guān)撥到2處，保持滑片位置不動(dòng)，讀出電壓表示數(shù)為U₂，；則通過(guò)電阻R的電流I=$\frac{{U}_{2}{-U}_{1}}{{R}_{0}}$．更換電阻R后，應(yīng)將單刀雙擲開(kāi)關(guān)撥到1處，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片使電壓表的示數(shù)為U₁，再重復(fù)上述操作．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中電表的最大示數(shù)能超過(guò)電表量程的一半進(jìn)行分析．計(jì)算出當(dāng)滑動(dòng)變阻器為零時(shí)通過(guò)兩電阻的電流，選擇電流值能超過(guò)量程0～0.6A一半的．根據(jù)定值電阻選擇滑動(dòng)變阻器的型號(hào)；
（2）結(jié)合（1）確定兩電表的量程，電壓表與電阻變聯(lián)，電流表串聯(lián)在電路中，變阻器按一上一下原則接入電路中；
（3）若電流表示數(shù)為0，說(shuō)明電路可能斷路；移動(dòng)滑片P，電壓表有示數(shù)且不變，說(shuō)明電壓表與電源連通，則與電壓表并聯(lián)的支路以外的電路是完好的，則與電壓表并聯(lián)的電阻斷路了；
拓展：在缺少電流表的情況下，探究“導(dǎo)體電流和電阻關(guān)系”，要保持不同的定值電阻R的兩端電壓不變，電壓表與定值電阻R₀應(yīng)起到電流表的測(cè)量作用．
將單刀雙擲開(kāi)關(guān)撥到1處時(shí)，電壓表測(cè)量的是R兩端電壓；
保持滑片的位置不動(dòng)，單刀雙擲開(kāi)關(guān)撥到2處時(shí)，電壓表測(cè)量的是R與R₀兩端電壓，根據(jù)電路中各電阻的電壓不變，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，求出R₀兩端電壓，利用歐姆定律可得出通過(guò)R的電流；
更換電阻R后，應(yīng)確保R兩端電壓不變，重復(fù)上面的步驟．

解答 解：
（1）兩節(jié)干電池串聯(lián)，電源電壓為3V，因?yàn)橐�求�?shí)驗(yàn)過(guò)程中電表的最大示數(shù)能超過(guò)電表量程的一半；若選擇D，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值為零時(shí)，電路中的電流I=$\frac{U}{R}=\frac{3V}{10Ω}$=0.3A，剛好是電流表量程（0-0.6A）的一半，若變阻器接入的阻值不為零，則電路中的電流會(huì)小于0.3A，不可以選擇；
若選擇C，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值為零時(shí)，電路中的電流I′=$\frac{U}{R′}=\frac{3V}{5Ω}$=0.6A，所以電流表選擇0～0.6A的量程，故定值電阻選擇5Ω電阻；
由以上計(jì)算可知，選擇最大阻值為10Ω的滑動(dòng)變阻器便可達(dá)到要求，而最大阻值為100Ω太大，不便操作．
（2）由前面的計(jì)算可知，電表均選用小量程，電流表串聯(lián)在電路中，電壓表并聯(lián)在電阻兩端，變阻器按“一上一下”原則接入電路中，如下圖所示：

（3）電流表示數(shù)為0，說(shuō)明電路可能斷路；移動(dòng)滑片P，電壓表有示數(shù)且不變，說(shuō)明電壓表與電源連通，則與電壓表并聯(lián)的支路以外的電路是完好的，則電路出現(xiàn)的故障可能是：定值電阻斷路；
拓展：在沒(méi)有電流表的情況下，設(shè)計(jì)如圖乙的電路圖；
①將單刀雙擲開(kāi)關(guān)撥到1處，將滑片滑到某一位置，讀出電壓表的示數(shù)為U₁；
②將單刀雙擲開(kāi)關(guān)撥到2處，保持滑片位置不動(dòng)，此時(shí)電壓表測(cè)量的是R和R₀兩端的總電壓，讀出電壓表示數(shù)為U₂；
因電路的連接關(guān)系沒(méi)有改變，各電阻的阻值大小不變，各電阻的電壓不變，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，R₀兩端的電壓為U₂-U₁，
由歐姆定律可知，通過(guò)R₀的電流（即串聯(lián)電路中的電流）：I=$\frac{{U}_{2}{-U}_{1}}{{R}_{0}}$；
更換電阻R后，應(yīng)將單刀雙擲開(kāi)關(guān)撥到1處，并保持R兩端的電壓不變，即應(yīng)該移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片使電壓表的示數(shù)仍然為U₁，再重復(fù)上述的操作．

點(diǎn)評(píng) 此題探究電流與電壓、電阻的關(guān)系，考查了實(shí)驗(yàn)器材的選擇、電路的連接、故障的分析及設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的能力及控制變量法的運(yùn)用，最后一問(wèn)，關(guān)鍵是要明確控制研究對(duì)象的電壓不變，通過(guò)開(kāi)關(guān)的轉(zhuǎn)換測(cè)量出電路中的電流大小，難度較大．
1、1小題應(yīng)選填 字母 好一些；
2、無(wú)最終答案…