Question

【题目】在研究“导体电流与电阻关系”的实验中，同学们利用了阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω的定值电阻和变阻器进行了探究，变阻器规格是“10Ω 1A”，电源电压4.5V并保持不变．

（1）用笔画线代替导线，将图甲中电路连接完整（请用签字笔在答题卡上连线）．

（2）闭合开关前，电流表指针如图乙所示，对电流表的操作应该是 ．

（3）正确连线后，闭合开关时发现，无论怎样移动滑片电流表指针几乎不动，电压表指针向右偏转且超过满刻度，原因可能是电阻R出现 现象．

（4）排除故障后，先接入15Ω的电阻，调节滑片时电压表示数为3V，观察到电流表示数为0.2A；用10Ω电阻代替15Ω电阻接入电路，应将滑片向 端（选填“左”或“右”）移动，才能使电压表示数保持3V，并记录下电流表示数为0.3A；用5Ω电阻代替10Ω电阻接入电路，正确操作，电流表示数为0.6A．

（5）分析三次的实验数据，可得出电流与电阻的关系是 ．

（6）王强同学继续探究：他用了30Ω的定值电阻代替原来的电阻实验，发现无论怎样移动滑片都不能满足电压表示数为3V，原因是滑动变阻器阻值太小；要使电压表示数保持3V，要求变阻器的最大阻值最少为 Ω．

Answer 1

【答案】（1）见图；（2）调零；（3）R断路；（4）0.2；左；（5）电压一定时，通过导体的电流与导体电阻成反比；（6）15

【解析】

试题分析：（1）实验中电压表应测定值电阻两端电压，由此连图；

（2）由图乙，电流表指针没有指在零刻度线上，使用电流表前应对电流表进行机械调零，使指针指在零刻度线上；

（3）闭合开关电流表无示数可能是电路断路；电压表示数超过量程，说明电压表与电源两端相连，电压表并联电路之外部分，不存在断路；综合分析知电路故障原因是：定值电阻断路；

（4）根据电流表量程和分度值读出丙图中其示数；研究导体电流与电阻关系中要保持R两端电压不变，由此分析10Ω电阻代替15Ω电阻后滑片的移动方向；

（5）根据三次实验中电流与对应电阻关系分析得出结论；

（6）根据串分压的知识，若电阻增大，分得的电压将变大，要减小电阻两端的电压，需增大滑动变阻器的阻值；

根据串联电路的电压、电流规律结合欧姆定律计算出电阻．

解：

（1）研究“导体电流与电阻关系”的实验中，电压表应测量定值电阻两端的电压，由此完整电路的连接，如图所示：

（2）电流表指针没有指在零刻度线上，应先对电流表调零；

（3）电路正确连接后，闭合开关，移动滑片P，电流表无示数，但电压表示数有示数且很大，则故障原因可能是定值电阻断路了；

（4）由图丙，电流表的量程为0﹣0.6A，分度值0.02A，示数为0.2A；此时R两端电压为3V，因为导体电流与电阻关系中要保持R两端电压不变，当用10Ω电阻代替15Ω电阻接入电路，总电阻减小，根据欧姆定律可知电路中电流变大，滑动变阻器分得的电压变大，电阻分得的电压减小，所以应调节滑片向左移动，减小滑动变阻器接入电路的电阻，使电压表的示数保持不变；

（5）三次实验电阻分别为15Ω、10Ω、5Ω，三次通过的电流分别是0.2A、0.3A、0.6A．每次的电流与电阻和乘积相等，由此可得：电压一定时，通过导体的电流与导体电阻成反比；

（6）由题意知，滑动变阻器两端的电压应为U滑=4.5V﹣3V=1.5V

据串联电路的电流相等，所以使用30Ω的定值电阻时，

则：=，解得R变=15Ω，即变阻器最大值最小为15Ω．

故答案为：（1）见上图；（2）调零；（3）R断路；（4）0.2；左；（5）电压一定时，通过导体的电流与导体电阻成反比；（6）15．