Question

【題目】在探究“電流與電壓、電阻的關系”的過程中，兩小組同學提出以下猜想：

小組1猜想：電流可能跟電壓成正比；小組2猜想：電流可能跟電阻成反比。為了驗證他們各自的猜想，他們分別設計了以下實驗：

(1)小組1的做法是：設計電路如圖，實驗過程如下：

①請你幫他完成圖所示的電路連接_____，此時開關應處于_____（選填“斷開”或“閉合”）狀態；

②保持定值電阻R=10Ω不變，閉合開關S后，調節滑動變阻器，發現電流表有示數，電壓表沒示數，則發生故障的原因可能是_____，糾正完電路故障后，得到多組數據；

③在分析數據的基礎上得出正確結論。在此實驗中滑動變阻器起到的作用是保護電路和_____；

(2)小組2選擇了5Ω、10Ω、20Ω、30Ω五個電阻和電壓恒定為6V的電源進行實驗，電路圖連接如圖所示。正確的實驗步驟為：

①將5Ω電阻接入電路，調節滑動變阻器，使電壓表示數為2.0V，記下電流表示數；

②保持滑動變阻器滑片位置不變，將5Ω電阻換成10Ω電阻，閉合開關后，發現電壓表的示數將_____（選填“變大”或“變小”），此時應將滑動變阻器的滑片向_____（選填“左”或“右”）移動，當觀察到電壓表示數為_____V時，讀出電流表的示數；

③依次更換20Ω、30Ω的電阻重復以上實驗，記錄對應電流表的示數。要完成以上實驗，滑動變阻器的電阻最大值至少為_____Ω；

④在分析數據的基礎上得出正確結論。

Answer 1

【答案】斷開； 見解析； 定值電阻短路； 改變定值電阻兩端的電壓； 變大； 右； 2； 60。

【解析】

本題考查電流與電壓、電阻關系探究的實驗步驟、實物圖連接、實驗結論及故障判斷，應用串聯電路的特點和歐姆定律。

(1)①[1]滑動變阻器的接線柱應是一上一下的接法，電壓表所選的量程為0~15V，因為電源電壓為4.5V。電路連接見圖

[2]為了保護電路，在接線時，開關應處于斷開狀態；

②[3]電路是串聯連接，電流表有示數，則電路中不會出現斷路，電壓表沒示數，則故障是定值電阻短路了；

③[4]這個探究中，電阻保持不變電流隨著電壓的改變而改變，而改變定值電阻兩端電壓是通過滑動變阻器來改變的；

(2)②[5]將電阻從5Ω換成10Ω時，變阻器的阻值不變，則電路總電阻變大，根據歐姆定律，電路中電流變小。那么變阻器兩端的電壓變小，由串聯電路的分壓關系得，電壓表的示數變大；

[6][7]要想電壓表的示數保持不變，變阻器應分去更多電壓。那么變阻器的電阻應變大，所以滑片要向右移動；直到電壓表示數又為2.0V，記下示數；

③[8]定值電阻的阻值從小變大的過程中，要保持電壓表的示數不變，滑動變阻器接入電路的阻值應越來越大。當定值電阻的阻值為30Ω時，滑動變阻器接入電路的阻值最大。此時定值電阻R1=30Ω，定值電阻兩端的電壓U1=2V，滑動變阻器兩端的電壓

U2=UU1=6V2V=4V，

根據串聯電路的特點有

U1:U2= R1:R2，

即是

2V:4V=30Ω:R2

所以變阻器接入電路的電阻

R2=60Ω，

那么滑動變阻器的最大阻值至少為60Ω。