Question

【题目】在探究“电流与电压、电阻的关系”的过程中，两小组同学提出以下猜想：

小组1猜想：电流可能跟电压成正比；小组2猜想：电流可能跟电阻成反比。为了验证他们各自的猜想，他们分别设计了以下实验：

(1)小组1的做法是：设计电路如图，实验过程如下：

①请你帮他完成图所示的电路连接_____，此时开关应处于_____（选填“断开”或“闭合”）状态；

②保持定值电阻R=10Ω不变，闭合开关S后，调节滑动变阻器，发现电流表有示数，电压表没示数，则发生故障的原因可能是_____，纠正完电路故障后，得到多组数据；

③在分析数据的基础上得出正确结论。在此实验中滑动变阻器起到的作用是保护电路和_____；

(2)小组2选择了5Ω、10Ω、20Ω、30Ω五个电阻和电压恒定为6V的电源进行实验，电路图连接如图所示。正确的实验步骤为：

①将5Ω电阻接入电路，调节滑动变阻器，使电压表示数为2.0V，记下电流表示数；

②保持滑动变阻器滑片位置不变，将5Ω电阻换成10Ω电阻，闭合开关后，发现电压表的示数将_____（选填“变大”或“变小”），此时应将滑动变阻器的滑片向_____（选填“左”或“右”）移动，当观察到电压表示数为_____V时，读出电流表的示数；

③依次更换20Ω、30Ω的电阻重复以上实验，记录对应电流表的示数。要完成以上实验，滑动变阻器的电阻最大值至少为_____Ω；

④在分析数据的基础上得出正确结论。

Answer 1

【答案】断开； 见解析； 定值电阻短路； 改变定值电阻两端的电压； 变大； 右； 2； 60。

【解析】

本题考查电流与电压、电阻关系探究的实验步骤、实物图连接、实验结论及故障判断，应用串联电路的特点和欧姆定律。

(1)①[1]滑动变阻器的接线柱应是一上一下的接法，电压表所选的量程为0~15V，因为电源电压为4.5V。电路连接见图

[2]为了保护电路，在接线时，开关应处于断开状态；

②[3]电路是串联连接，电流表有示数，则电路中不会出现断路，电压表没示数，则故障是定值电阻短路了；

③[4]这个探究中，电阻保持不变电流随着电压的改变而改变，而改变定值电阻两端电压是通过滑动变阻器来改变的；

(2)②[5]将电阻从5Ω换成10Ω时，变阻器的阻值不变，则电路总电阻变大，根据欧姆定律，电路中电流变小。那么变阻器两端的电压变小，由串联电路的分压关系得，电压表的示数变大；

[6][7]要想电压表的示数保持不变，变阻器应分去更多电压。那么变阻器的电阻应变大，所以滑片要向右移动；直到电压表示数又为2.0V，记下示数；

③[8]定值电阻的阻值从小变大的过程中，要保持电压表的示数不变，滑动变阻器接入电路的阻值应越来越大。当定值电阻的阻值为30Ω时，滑动变阻器接入电路的阻值最大。此时定值电阻R1=30Ω，定值电阻两端的电压U1=2V，滑动变阻器两端的电压

U2=UU1=6V2V=4V，

根据串联电路的特点有

U1:U2= R1:R2，

即是

2V:4V=30Ω:R2

所以变阻器接入电路的电阻

R2=60Ω，

那么滑动变阻器的最大阻值至少为60Ω。