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15V保持不变，滑动变阻器的规格是“50Ω1A”，阻值为10Ω、20Ω、30Ω、50Ω的电阻各一个，满足测量需求的电流表，电压表各一个。

（1）根据图甲所示的电路图，将图乙所示的实物图连接完整，要求闭合S后，滑片P向左移动时电流表示数变大_______。

（2）小明先探究“电阻一定,电流与电压的关系”,他将10Ω的电阻接入电路,闭合开关S,通过调节滑动变阻器滑片P,测出电阻两端施加不同电压时对应电流值,并记录如表,第1次实验时电流表的读数如图丙所示，则此时流经电阻的电流为__________A. 分析这些数据，可以得出结论：在电阻一定的情况下，流经导体的电流和导体两端的电压成_______；

（3）小明再探究“电压一定，电流与电阻的关系”：

a.他将10Ω的电阻接入电路,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;断开开关S,小明用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阻值___________ (增大/减小)，他这样操作的目的是：___________；

b.上表是小明提交的实验数据,老师指出有一组数据不符合实际,你认为这是实验次序的数据____。若不更换实验器材,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U0的取值范围应满足___________。

Answer 1

【答案】见解析 0.5 正比 增大 控制定值电阻两端的电压不变 4 7.5-10

【解析】

（1）电压表与电阻并联，滑片P向左移动时电流表示数变大，即电阻变小，故滑片以左电阻丝连入电路中，如下所示：

（2）小明先探究“电阻一定,电流与电压的关系”,他将10Ω的电阻接入电路,闭合开关S,通过调节滑动变阻器滑片P,测出电阻两端施加不同电压时对应电流值,并记录如表,第1次实验时电流表的读数如图丙所示，电流表接的0~3A的量程，分度值为0.1A，则此时流经电阻的电流为0.5A。分析表中数据，考虑到误差因素，可以得出结论：在电阻一定的情况下，流经导体的电流和导体两端的电压成；

（3）a．根据串联分压原理可知，将定值电阻由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，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，由分压原理，应增大滑动变阻器连入电路中的电阻，使电压表的示数不变；

b．由欧姆定律可得，电阻两端的电压，滑动变阻器分得电压为UH=U-UR=9V，由欧姆定律可得，I=0.12A时，，而变阻器的最大电阻为50Ω，所以第4组数据不符合实际；

滑动变阻器的规格是“50Ω，1A”，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，由欧姆定律的变形公式，此时电路中的总电阻最小为，所对应的定值电阻为最小电阻：R1=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为：，当变阻器的最大电阻50Ω连入电路中时，变阻器分得的电压最大，根据串联电路电压的规律，电压表示数最小Umin，根据串联电路电压的规律，变阻器分得的电压为：U-Umin，由分压原理：，

因Umin，为一定值，故上式左边为一定值，右边也为一定值，故当变阻器连入最大电阻50Ω时，对应的最大定值电阻为50Ω，代入上式，有：Umin=7.5V，

综上，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U0的取值范围应满足7.5V-10V，故答案为：(1). 见解析 (2). 0.5 (3). 正比 (4). 增大 (5). 控制定值电阻两端的电压不变 (6). 4 (7). 7.5-10