Question

【题目】小明用如图电路进行“探究电流与电阻、电压关系”的实验。电源电压为4V且保持不变，滑动变阻器规格为“10Ω 1A”。

（1）请用笔画代替导线将小明的电路连接完整（要求滑片向右移动时，电压表示数变小）。

（______）

（2）连接完电路，把滑片移到滑动变阻器的阻值最大端。闭合开关后，发现电压表几乎无示数，而电流表有示数，出现这种情况的原因可能是定值电阻_______（选填“短路”“断路”）

（3）排出电路故障后，小明先进行 “探究电流与电压关系”的实验。某次电压表、电流表示数如图，则他选择的定值电阻的阻值为_____Ω。然后多次实验，根据实验数据绘制了如图电流随电压变化的图像，由此得出结论：导体的电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成_______（选填“正比”“反比”）。

（4）在“探究电流与电阻关系”的实验中，小明的实验方案及操作如下，请补充完整：

①在AB间接入5Ω的定值电阻，闭合开关后，移动滑片使电压表的示数为2.5V，记录电流表的示数。

②在AB间接入10Ω的定值电阻，闭合开关后，他应将滑片向_____（选填“右”“左”）移动，直至电压表的示数为________V，再次记录电流表的示数。

③在AB间接入20Ω的定值电阻，闭合开关后，他移动滑片时发现电压表的示数始终不能调节到2.5V。

④在AB间接入30Ω的定值电阻，闭合开关后，他移动滑片时发现电压表的示数始终不能调节到2.5V。

小明仔细思考后，想到了③④中的问题的解决方法：如图电路中，在AB间接入20Ω或30Ω定值电阻后，在电路中（不在AB间）再串联一个定值电阻R0，闭合开关即可完成实验。则小明串联接入电路的定值电阻R0的取值范围为__________Ω。

（5）仔细分析小明“探究电流与电阻关系”的实验方案及操作步骤（步骤③④按照小明后面的方案进行解决），指出其中一项不足之处：__________________________________。

Answer 1

【答案】 短路 5 正比 右 2.5 8-12 ①②两次实验无法完成

【解析】

（1）要求滑片向右移动时，电压表示数变小，由串联电路的分压特点，确定变阻器连接；

（2）电流表有示数，说明电路为通路，根据电压表几乎无示数，可能电压表或定值电阻短路；

（3）根据电表小量程读数，由欧姆定律求他选择的定值电阻的阻值；

（4）②研究电流与电阻的关系时，需控制定值电阻的电压相同，当换上大电阻时，根据分压原理确定电压表示数的变化，由串联电路电压的规律结合分压原理确定滑片移动的方向；

④根据串联电路分压原理得出变器的最大电阻至少为多少，从而得出串联接入电路的定值电阻R0的最小值；

在AB间接入20Ω的定值电阻，将变阻器与定值电阻R0看为一整体，当变阻器连入电路中的电阻为0时，变阻器连入电路的电阻为最大值。

（5）由上式知，由分压原理得出当接入5Ω、10Ω的定值电阻时，变阻器连入电路中的电阻分别为多少，并与串联电阻大小比较。

（1）要求滑片向右移动时，电压表示数变小，由欧姆定律，电路中的电流变小，故变阻器连入电路中的电阻变大，故连接滑动变阻器的左下接线柱，如图：

（2）闭合开关后，电流表有示数，说明电路为通路，发现电压表几乎无示数，原因是电压表或定值电阻短路，所以出现这种情况的原因可能是定值电阻短路；

（3）根据电源电压知，电压表选用小量程，分度值为0.1V，大小为2V，电流表选用小量程，分度值为0.02A，电流大小为0.4A，由欧姆定律，他选择的定值电阻的阻值为：；

电流随电压变化的图象为一直线，即电流与电压成正比，由此得出结论：导体的电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比；

（4）②根据串联分压原理可知，将定值电阻由5Ω改接成10Ω的电阻，电阻增大，其分得的电压增大；探究电流与电阻的实验中应控制电压不变，即应保持电阻两端的电压不变，根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压，应增大滑动变阻器连入电路中的电阻，所以滑片应向右端移动，使电压表的示数为2.5V。

④根据串联电路的分压规律，即电流相等时，电压与电阻成正比有：

，故当在AB间接入30Ω的定值电阻，对应的变阻器连入电路中的电阻最大，得：，而变阻器的最大电阻为10Ω，故串联接入电路的定值电阻R0的最小值为8Ω；

在AB间接入20Ω的定值电阻，可得：，根据串联电路分压规律定值电阻R0的电阻不能大于12Ω，否则当变阻器连入电路中的电阻为0时，20Ω电阻的两端也不能调整到2.5V，即串联接入电路的定值电阻R0的取值范围为8Ω-12Ω。

（5）由上面的分析可知，当接入5Ω的定值电阻时，滑动变阻器调整的阻值为，同理接入10Ω的定值电阻时，变阻器连入电路中的电阻为6Ω即可，而变阻器串联的R0的取值范围为8Ω-12Ω，大于3Ω和6Ω，故对于①②两次实验无法完成。