Question

【題目】在“探究電流與電阻的關系”實驗中，現(xiàn)有器材如下：電源（電壓恒定但未知），四個定值電阻R1（5Ω）、R2（10Ω）、R3（15Ω）、R4（20Ω），標有“×Ω 1A”的滑動變阻器（阻值模糊不清），電壓表（可用量程：0～3V、0～15V），電流表（可用量程：0～0.6A），導線、開關。

（1）正確連接如圖甲所示的電路，把電阻R1接入圖甲中的A、B兩點之間，將滑動變阻器的滑片移到最_________（選填“左”或“右”）端，閉合開關，移到滑片，使電壓表的示數(shù)為2V時，記下電流表的示數(shù)________。

（2）用R2替換R1，直接閉合開關，電壓表示數(shù)_________（選填“＞”、“=”或“＜”）2V，需要向_________（選填“左”或“右”）移到滑片，才能使電壓表示數(shù)回到2V。

（3）重復（1）的實驗步驟，分別再用電阻R3、R4依次替換R2，根據(jù)實驗所得的數(shù)據(jù)繪制出I-R圖像，如圖乙所示。由圖像可得出的結論是：在導體兩端電壓一定時，通過導體的電流與導體的電阻成_________。

（4）用電阻R4進行實驗時，剛一閉合開關，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)恰好為2V，為了用以上四個定值電阻完成實驗且確保電路安全，應控制A、B兩點之間的電壓在_____________范圍內。

（5）在使用電阻R1和R4進行實驗過程中，讀取數(shù)據(jù)時，電路消耗的總功率之比為__。

Answer 1

【答案】右 0.4 大于 右 反比 2V3V 4:1

【解析】

根據(jù)題中探究電流與電阻的關系可知，本題考查電流與電阻的關系，運用控制變量法，電壓一定時，電流與電阻成反比，進行分析推斷。

(1)閉合開關前，需將滑動變阻器的滑片移到阻值最大處，故將滑片移到最右端；電流表的示數(shù)：I＝＝0.4A；

(2)根據(jù)串聯(lián)分壓原理可知,用R2直接替換R1，電阻增大，其分得的電壓增大；探究電流與電阻的實驗中應控制電壓不變，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)律可知應增大滑動變阻器分得的電壓，由分壓原理，應增大滑動變阻器連入電路中的電阻，所以滑片應向右端移動，使電壓表的示數(shù)為2V.

(3)根據(jù)圖乙中4個點的坐標,由歐姆定律I＝的變形公式：U＝IR可知，在導體兩端電壓一定時，通過導體的電流與導體的電阻成反比；

(4)因為R4的阻值最大,因此當R4接入電路時,電壓表示數(shù)剛好為2V,說明R4兩端的最小電壓為2V，因此為了用以上四個定值電阻完成實驗且確保電路安全，應控制A.B兩點之間的電壓在大于2V范圍內；由于電流表的量程為0.6A,因此定值電阻兩端允許的最大電壓：U最大＝I最大R1＝0.6A×5Ω＝3V；故A.B兩點之間的電壓范圍為2V3V；

(5)根據(jù)圖乙可知,當R1接入電路時,電路電流為0.4A;當R4接入電路時，電路電流為0.1A；因為定值電阻兩端電壓相等，電源電壓不變，因此滑動變阻器兩端電壓也相等；由P＝UI可得，滑動變阻器消耗的電功率之比：P1:P4＝I1:I4＝0.4A:0.1A＝4:1.