Question

【题目】小明同学用如图甲所示的电路探究“电流与电压和电阻的关系”，电源电压恒为15V，滑动变阻器的规格是“50Ω 1A”，满足测量需求的电流表、电压表各1个，定值电阻4个。

(1)小明先探究电阻一定时，电流与电压的关系，将10Ω的定值电阻接入电路，闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片P，测出电阻两端的电压及对应的电流值，记录在表1中。

表1

实验次数	1	2	3	4
U/V	3.0	4.0	5.0	6.0
I/A	0.30	0.40		0.60

①第3次实验时电流表的读数如图乙所示，则此时流经电阻的电流为________A；

②分析数据，可以得出结论：在电阻一定的情况下，通过导体的电流和导体两端的电压成___；

(2)小明再探究电压一定时，电流与电阻的关系。

①他将10Ω的定值电阻接入电路，闭合开关S，调节滑片P到适当位置，读出电流表示数记入表中；

②断开开关S，用20Ω的电阻替换10Ω的电阻，闭合开关S，移动滑片P使滑动变阻器接入电路的阻值________（选填“增大”或“减小”），他这样操作的目的是________________；

③表2是小明提交的实验数据，老师指出有一组数据不符合实际，是第______次实验的数据；

表2

实验次数	1	2	3	4
/Ω	10	20	30	40
/A	0.60	0.30	0.20	0.15

④若不改变电路，不更换实验器材，在实验过程中小明为了能够利用上述4个定值电阻，顺利得到4组I、R数据，完成实验，所保持不变的电压应控制在6.67V至_________V之间；

(3)小华利用小明的实验器材，只增加了一个阻值为10Ω的定值电阻R1、电阻箱R2，来测量小灯泡的额定功率（额定电压为2.5V）。图丙、丁是她设计的两种不同方案的电路图，则以下判断正确的是（________）

A．两种方案都可行 B．两种方案都不可行

C．丙方案可行，丁方案不可行 D．丙方案不可行，丁方案可行

Answer 1

【答案】0.5 正比 增大 控制电阻两端电压保持不变 4 10 A

【解析】

(1)①[1]第3次实验时电流表的读数如图乙所示，为0.5A。

②[2]由表中数据知，电压与电流之比为10Ω，是一定值，而且电流随着电压的增大而增大，可以得出结论：在电阻一定的情况下，通过导体的电流和导体两端的电压成正比。

(2)②[3][4]根据串联分压原理可知，将定值电阻10Ω改接成20Ω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，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，移动滑片P使滑动变阻器接入电路的阻值增大，他这样操作的目的是控制电阻两端电压保持不变。

③[5]变阻器最大电阻为50Ω，串联时电路的最大电阻

R串联=50Ω+40Ω=90Ω

由欧姆定律知，电路的最小电流

I==≈0．17A>0.15A

故第4次实验的数据不符合实际。

④[6]滑动变阻器的规格是“50Ω1A”，表示变阻器允许的最大电流为1A。因电流表选用大量程0~3A，根据串联电路电流的规律，电路中允许通过的最大电流为1A。由R=得，此时电路中的总电阻最小，所对应的定值电阻为最小电阻R=10Ω，此时变阻器连入电路中电阻最小，分得的电压最小，故电压表的最大示数

综上所述，实验过程中小明为了能够利用上述4个定值电阻，顺利得到4组数据，完成实验，所保持不变的电压的取值范围应满足6.67~10V。

(3)[7]丙方案中，R1、小灯泡、滑动变阻器三者串联，S接1时，电压表测小灯泡的电压；S接2时，测的是灯和定值电阻的总电压。可以通过电压表的示数确定小灯泡是否正常发光，且可以通过串联电路的特点求出R1的电压，已知R1的阻值，由欧姆定律可求出灯泡正常发光时的电流，故丙方案能测出小灯泡的额定功率。丁方案中，根据“小华利用小明的实验器材”可知电源电压为3V，图中电压表测变阻器两端的电压，当电压表示数

时，灯泡正常发光。可通过调节电阻箱的阻值使得开关接2时，电压表示数仍为0.5V，则灯泡正常发光时的电阻等于电阻箱的阻值（等效法），根据P=可以测出小灯泡的额定功率。所以，丙、丁方案都能测出小灯泡的额定功率。

故选A。