Question

8．如圖甲是某實驗小組探究“電流與電壓、電阻關系”的電路圖，使用的實驗器材有：電壓為6V的電源．電流表、電壓表各一個，開關一個，5Ω、10Ω、15Ω的定值電阻各一個，滑動變阻器一個，導線若干．

（l）請根據(jù)圖甲將圖乙所示的實物電路連接完整，要求：滑片向右移電流變大（導線不允許交叉）．
（2）探究電流與電壓的關系時，所測得的幾組電流、電壓值如表1所示．
①閉合開關后，電流表無示數(shù)，但電壓表有示數(shù)，原因可能是C．
A、電流表斷路    B、電壓表斷路     C、R斷路    D、滑動變阻器斷路
②根據(jù)表1數(shù)據(jù)可得到結(jié)論電阻一定時，電流與電壓成正比．
表一

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

表二

實驗次數(shù)	1	2	3
電阻R/Ω	5	10	15
電流I/A	0.6	0.3	0.24

（3）探究電流與電阻的關系時，所測得的幾組電流、電阻值如表2所示．
①實驗過程中，移動變阻器滑片時，眼睛應注視B；
A．變阻器滑片     B．電壓表示數(shù)       C．電流表示數(shù)
②為了順利完成本實驗，他所選擇的變阻器是C（選填序號）；
A．10Ω 1.5A      B．20Ω　1A         C．30Ω 0.5A
③由于操作不當，導致一組數(shù)據(jù)存在錯誤，請判斷第3次實驗的數(shù)據(jù)存在錯誤．產(chǎn)生錯誤的原因是沒有移動滑片就讀電流表示數(shù)，正確的數(shù)據(jù)應該是0.2A．改正錯誤后，由表2可得結(jié)論：電壓一定時，導體中的電流與其電阻成反比．
（4）將定值電阻換成小燈泡，利用該實驗電路還能測出小燈泡的電阻．
①開關閉合前，滑動變阻器的滑片要放在最左端．（選填“左”或“右”）
②閉合開關無論怎樣移動滑片，觀察到電壓表、電流表示數(shù)都不變，且燈炮始終很亮，其原因可能是滑動變阻器的接線柱接了上面兩個；
③若小燈上標有“2.5V  0.3A”字樣，該燈正常發(fā)光時，燈絲電阻阻值為8.3Ω；當該燈兩端電壓為2V時，燈絲電阻阻值小于（填“大于”、“小于”、“等于”）正常發(fā)光時的電阻．

Answer 1

分析 （1）電壓表并聯(lián)在定值電阻兩端，要注意正負接線柱的連接，滑動變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中；
（2）①常見電路故障有斷路與短路，根據(jù)電路故障現(xiàn)象分析電路故障原因；
②根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)分析；
（3）①要研究導體中的電流與電阻的關系，需保持導體兩端的電壓不變；②根據(jù)表格乙計算出電阻兩端的電壓結(jié)合串聯(lián)電路中電流、電壓的關系及歐姆定律計算出滑動變阻器所需的最大阻值進行判斷；③探究電流與電阻關系時，要保持電壓一定，分析表中數(shù)據(jù)得出結(jié)論；
（4）①閉合開關前，滑動變阻器阻值調(diào)至最大；②根據(jù)滑動變阻器的作用分析；③根據(jù)歐姆定律和影響電阻的因素分析．

解答 解：（1）電壓表的負接線柱與定值電阻的右接線柱相連，滑動變阻器的任意上方接線柱與定值電阻的右接線柱相連，如下圖所示：

（2）①A、若電流表斷路，則電流表和電壓表都不會有示數(shù)，不正確；
B、若R斷路，則電流表示數(shù)為零，電壓表示數(shù)幾乎等于電源電壓，正確；
C、若R短路，則電流表示數(shù)不為零，電壓表示數(shù)為零，不正確；
D、若滑動變阻器斷路，則都無示數(shù)，不正確；
故選B．
②由表格中的數(shù)據(jù)可知，電壓增大，電流也增大，故結(jié)論為：電阻一定時，電流與電壓成正比；
（3）①研究導體中的電流與電阻的關系，要保持電阻兩端的電壓不變，所以在移動變阻器的滑片時，眼睛應注視電壓表的示數(shù)；
②由表格中數(shù)據(jù)知，電阻兩端的電壓U=IR=0.6A×5Ω=3V，
滑動變阻器兩端的電壓應為：U_滑=6V-3V=3V；
由表格中數(shù)據(jù)知，當電阻為15Ω時，電路中的電流為0.24A，所以：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3V}{0.12A}$=25Ω，AB的最大阻值太小，所以應選擇C；
③當接入電阻R₂=10Ω時，電路中的電流為I₂=0.3A，此時滑動變阻器接入的阻值為R=$\frac{U-{U}_{2}}{{I}_{2}}$=$\frac{6V-3V}{0.3A}$=10Ω，將R₂換為R₃=15Ω時，滑動變阻器滑片位置不動，此時電流中的電流為I=$\frac{U}{R+{R}_{3}}$=$\frac{6V}{10Ω+15Ω}$=0.24A，故第3次實驗時，沒有移動滑片就讀電流表示數(shù)了，由于電壓一定時，導體中的電流與其電阻成反比，故應該為0.2A
；
（4）①閉合開關前，滑動變阻器阻值調(diào)至最大，即最左端；②閉合開關無論怎樣移動滑片，觀察到電壓表、電流表示數(shù)都不變，且燈炮始終很亮，說明電阻很小，滑動變阻器起不到調(diào)節(jié)作用，故滑動變阻器的接線柱接了上面兩個；③燈泡的電阻為：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.3A}$=8.3Ω；電壓越大，功率越大，燈絲溫度越高，燈絲電阻越大，故當該燈兩端電壓為2V時，燈絲電阻阻值小于正常發(fā)光時的電阻．
故答案為：（1）如圖；（2）①C；②電阻一定時，電流與電壓成正比；（3）①B；②C；③3；沒有移動滑片就讀電流表示數(shù)；0.2；電壓一定時，導體中的電流與其電阻成反比；（4）①左；②滑動變阻器的接線柱接了上面兩個；③8.3；小于．

點評 此題為實驗中最為典型的探究電流與電壓、電阻關系的實驗題，該題關鍵難點是分析第三次實驗電流表示數(shù)錯誤原因，要充分把握電壓一定．