Question

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

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

（______）

（2）連接完電路，把滑片移到滑動變阻器的阻值最大端。閉合開關后，發現電壓表幾乎無示數，而電流表有示數，出現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 “探究電流與電壓關系”的實驗。某次電壓表、電流表示數如圖，則他選擇的定值電阻的阻值為_____Ω。然后多次實驗，根據實驗數據繪制了如圖電流隨電壓變化的圖像，由此得出結論：導體的電阻一定時，通過導體的電流與導體兩端的電壓成_______（選填“正比”“反比”）。

（4）在“探究電流與電阻關系”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，閉合開關后，移動滑片使電壓表的示數為2.5V，記錄電流表的示數。

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

③在AB間接入20Ω的定值電阻，閉合開關后，他移動滑片時發現電壓表的示數始終不能調節到2.5V。

④在AB間接入30Ω的定值電阻，閉合開關后，他移動滑片時發現電壓表的示數始終不能調節到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）再串聯一個定值電阻R0，閉合開關即可完成實驗。則小明串聯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，電壓表示數變小，由串聯電路的分壓特點，確定變阻器連接；

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

（3）根據電表小量程讀數，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系時，需控制定值電阻的電壓相同，當換上大電阻時，根據分壓原理確定電壓表示數的變化，由串聯電路電壓的規律結合分壓原理確定滑片移動的方向；

④根據串聯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，并與串聯電阻大小比較。

（1）要求滑片向右移動時，電壓表示數變小，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）閉合開關后，電流表有示數，說明電路為通路，發現電壓表幾乎無示數，原因是電壓表或定值電阻短路，所以出現這種情況的原因可能是定值電阻短路；

（3）根據電源電壓知，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，由此得出結論：導體的電阻一定時，通過導體的電流與導體兩端的電壓成正比；

（4）②根據串聯分壓原理可知，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控制電壓不變，即應保持電阻兩端的電壓不變，根據串聯電路電壓的規律可知應增大滑動變阻器分得的電壓，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，使電壓表的示數為2.5V。

④根據串聯電路的分壓規律，即電流相等時，電壓與電阻成正比有：

，故當在AB間接入30Ω的定值電阻，對應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：，根據串聯電路分壓規律定值電阻R0的電阻不能大于12Ω，否則當變阻器連入電路中的電阻為0時，20Ω電阻的兩端也不能調整到2.5V，即串聯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，當接入5Ω的定值電阻時，滑動變阻器調整的阻值為，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。