Question

【題目】小明用如圖電路進行“探究電流與電阻、電壓關(guān)系”的實驗。電源電壓為4V且保持不變，滑動變阻器規(guī)格為“10Ω 1A”。

（1）請用筆畫代替導(dǎo)線將小明的電路連接完整（要求滑片向右移動時，電壓表示數(shù)變小）。

（______）

（2）連接完電路，把滑片移到滑動變阻器的阻值最大端。閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)電壓表幾乎無示數(shù)，而電流表有示數(shù)，出現(xiàn)這種情況的原因可能是定值電阻_______（選填“短路”“斷路”）

（3）排出電路故障后，小明先進行 “探究電流與電壓關(guān)系”的實驗。某次電壓表、電流表示數(shù)如圖，則他選擇的定值電阻的阻值為_____Ω。然后多次實驗，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制了如圖電流隨電壓變化的圖像，由此得出結(jié)論：導(dǎo)體的電阻一定時，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成_______（選填“正比”“反比”）。

（4）在“探究電流與電阻關(guān)系”的實驗中，小明的實驗方案及操作如下，請補充完整：

①在AB間接入5Ω的定值電阻，閉合開關(guān)后，移動滑片使電壓表的示數(shù)為2.5V，記錄電流表的示數(shù)。

②在AB間接入10Ω的定值電阻，閉合開關(guān)后，他應(yīng)將滑片向_____（選填“右”“左”）移動，直至電壓表的示數(shù)為________V，再次記錄電流表的示數(shù)。

③在AB間接入20Ω的定值電阻，閉合開關(guān)后，他移動滑片時發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)始終不能調(diào)節(jié)到2.5V。

④在AB間接入30Ω的定值電阻，閉合開關(guān)后，他移動滑片時發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)始終不能調(diào)節(jié)到2.5V。

小明仔細思考后，想到了③④中的問題的解決方法：如圖電路中，在AB間接入20Ω或30Ω定值電阻后，在電路中（不在AB間）再串聯(lián)一個定值電阻R0，閉合開關(guān)即可完成實驗。則小明串聯(lián)接入電路的定值電阻R0的取值范圍為__________Ω。

（5）仔細分析小明“探究電流與電阻關(guān)系”的實驗方案及操作步驟（步驟③④按照小明后面的方案進行解決），指出其中一項不足之處：__________________________________。

Answer 1

【答案】 短路 5 正比 右 2.5 8-12 ①②兩次實驗無法完成

【解析】

（1）要求滑片向右移動時，電壓表示數(shù)變小，由串聯(lián)電路的分壓特點，確定變阻器連接；

（2）電流表有示數(shù)，說明電路為通路，根據(jù)電壓表幾乎無示數(shù)，可能電壓表或定值電阻短路；

（3）根據(jù)電表小量程讀數(shù)，由歐姆定律求他選擇的定值電阻的阻值；

（4）②研究電流與電阻的關(guān)系時，需控制定值電阻的電壓相同，當(dāng)換上大電阻時，根據(jù)分壓原理確定電壓表示數(shù)的變化，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律結(jié)合分壓原理確定滑片移動的方向；

④根據(jù)串聯(lián)電路分壓原理得出變器的最大電阻至少為多少，從而得出串聯(lián)接入電路的定值電阻R0的最小值；

在AB間接入20Ω的定值電阻，將變阻器與定值電阻R0看為一整體，當(dāng)變阻器連入電路中的電阻為0時，變阻器連入電路的電阻為最大值。

（5）由上式知，由分壓原理得出當(dāng)接入5Ω、10Ω的定值電阻時，變阻器連入電路中的電阻分別為多少，并與串聯(lián)電阻大小比較。

（1）要求滑片向右移動時，電壓表示數(shù)變小，由歐姆定律，電路中的電流變小，故變阻器連入電路中的電阻變大，故連接滑動變阻器的左下接線柱，如圖：

（2）閉合開關(guān)后，電流表有示數(shù)，說明電路為通路，發(fā)現(xiàn)電壓表幾乎無示數(shù)，原因是電壓表或定值電阻短路，所以出現(xiàn)這種情況的原因可能是定值電阻短路；

（3）根據(jù)電源電壓知，電壓表選用小量程，分度值為0.1V，大小為2V，電流表選用小量程，分度值為0.02A，電流大小為0.4A，由歐姆定律，他選擇的定值電阻的阻值為：；

電流隨電壓變化的圖象為一直線，即電流與電壓成正比，由此得出結(jié)論：導(dǎo)體的電阻一定時，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比；

（4）②根據(jù)串聯(lián)分壓原理可知，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驗中應(yīng)控制電壓不變，即應(yīng)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(yīng)增大滑動變阻器分得的電壓，應(yīng)增大滑動變阻器連入電路中的電阻，所以滑片應(yīng)向右端移動，使電壓表的示數(shù)為2.5V。

④根據(jù)串聯(lián)電路的分壓規(guī)律，即電流相等時，電壓與電阻成正比有：

，故當(dāng)在AB間接入30Ω的定值電阻，對應(yīng)的變阻器連入電路中的電阻最大，得：，而變阻器的最大電阻為10Ω，故串聯(lián)接入電路的定值電阻R0的最小值為8Ω；

在AB間接入20Ω的定值電阻，可得：，根據(jù)串聯(lián)電路分壓規(guī)律定值電阻R0的電阻不能大于12Ω，否則當(dāng)變阻器連入電路中的電阻為0時，20Ω電阻的兩端也不能調(diào)整到2.5V，即串聯(lián)接入電路的定值電阻R0的取值范圍為8Ω-12Ω。

（5）由上面的分析可知，當(dāng)接入5Ω的定值電阻時，滑動變阻器調(diào)整的阻值為，同理接入10Ω的定值電阻時，變阻器連入電路中的電阻為6Ω即可，而變阻器串聯(lián)的R0的取值范圍為8Ω-12Ω，大于3Ω和6Ω，故對于①②兩次實驗無法完成。