题目内容

15．小芳用如图甲所示的实验器材探究“电流与电阻的关系”．电源电压恒为3V，滑动变阻器上标有“20Ω 2A”字样，阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω、50Ω的定值电阻各一个．

（1）请你用笔画线代替导线，把图甲所示的实验电路补充完整．
（2）小芳5Ω定值电阻接入电路后，闭合开关，发现电流表无示数而电压表有示数，则电路中的故障可能是电阻R断路；排除故障后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片P，使电流表的示数如图乙所示，请将此时电流表的示数填入表中．
（3）将5Ω定值电阻换成10Ω定值电阻，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片P，眼睛观察电压表，直到其示数为1.8V时，停止移动滑片，记录此时各表的示数．
（4）将10Ω定值电阻换成20Ω定值电阻，重复步骤（3）．
（5）实验记录的多组数据如表所示．分析数据可得出结论：当电压一定时，通过导体中的电流与电阻成反比．
实验次数定值电阻Ω）电流表示数（A）
15_
2100.18
3200.09
（6）实验结束后，小芳问老师在此实验中能否换用50Ω的定值电阻进行实验？老师指导小芳分析了不能更换的原因．你认为其原因是滑动变阻器最大阻值太小，无法保持电压表示数为1.8V．

分析 （1）滑动变阻器应使用一上一下的接入原则
（2）根据电流表和电压表有示数进行分析具体原因；
（3）根据串联电路的分压特点，换接电阻后，应保持电压表的示数不变，根据串分压的知识判断滑片的移动方向；
（5）电流与电阻的关系：电压一定，电流与电阻成反比；
（6）根据分压原理，求出若换用50Ω的定值电阻进行实验时定值电阻的电压判断．

解答 解：
（1）如下图所示：

（2）电流表无示数，说明电路为断路，而电压表有示数，则可以判断定值电阻R断路；
（3）将5Ω电阻换成10Ω后，电压表的示数会变大，所以应该增大滑动变阻器的阻值，即应将滑动变阻器的滑片P向A移动，使电压表仍为原来的示数不变，仍为1.8V；
（5）纵向分析表中数据，可知，当电压一定时，电阻为原来的几倍，电流为原来的几分之一，即当电压一定时，通过导体中的电流与电阻成反比；
（6）当定值电阻为50Ω时，即使滑动变阻器最大阻值为20Ω连入电路，根据分压原理，此时定值电阻两端的电压最小，电路中的电流为I=$\frac{U}{R+{R}_{滑}}=\frac{3V}{50Ω+20Ω}=\frac{3}{70}A$，定值电阻两端的电压U=IR=$\frac{3}{70}A×50Ω≈2.14V＞1.8V$，无法保持定值电阻两端电压始终为1.8V．
故答案为：
（1）见上图；
（2）电阻R断路；
（3）电压；1.8；
（5）反；
（6）滑动变阻器最大阻值太小，无法保持电压表示数为1.8V．

点评 此题是探究电流和电阻的关系实验，考查了实物图的连接、常见故障的分析、控制变量法的应用、实验的操作过程、及数据的处理能力，涉及到了串联电路中电流、电压的关系及欧姆定律的灵活应用．

练习册系列答案
相关题目

如图所示，探究“压力作用效果”的实验如甲、乙、丙所示．

①甲、乙、丙实验中，根据______来比较压力的作用效果．

②通过甲、乙实验能够得到的结论是______________________________________

③由实验乙、丙可知：“压力的作用效果与受力面积大小”的关系，请举出生活中应用此知识的一个实例_______________________．

④将该小桌和砝码放在如图丁所示的木板上，比较图丙中海绵受到的压强P丙和图丁中木板受到的压强P丁的大小关系为P丙______P丁（选填“＞”“＜“或“=”）

如图所示，小朋友沿着滑梯匀速下滑的过程中，下列说法中正确的是(忽略空气阻力)

A. 他只受重力和支持力的作用

B. 他只受重力和摩擦力的作用

C. 他的势能转化为动能，机械能不变

D. 他的重力势能减小，动能不变，机械能减少
4．小刚同学想用电流表、电压表测量一段电阻丝R的电阻，他已连接了电路，如图所示，
请你接着完成下列步骤：
（1）连接电路时，开关应当断开．
（2）当电压表示数为3 V时，电流表的示数如图（b）所示，这时电路中的电流是0.3A，电阻丝的电阻为10Ω．小刚通过改变被测电阻两端的电压，共测得三组对应的电压值和电流值，最后算出电阻的平均值，这样做的目的是减小误差．
（3）不改变上面连好的电路，用它还可以完成的实验是：测量电功率．
（4）若将上面实验中的定值电阻R换成小灯泡，在多次测电阻的过程中，发现当电压表的示数增大时，电压表与电流表示数的比值将变大．（填 变大/不变/变小）
10．在“探究电流与电压的关系”实验中，提供的器材有：电源（电压4.5V且不变），小灯泡（标有“2.5V  0.3A”），定值电阻R （阻值为10Ω），滑动变阻器R0（标有“50Ω?1A”），学生用双量程电流表和电压表，导线若干：

（1）某实验小组经过相互讨论，完成了该实验方案的三次设计．由图甲到图乙，改进的理由是使电阻保持不变；接着小组再优化电路设计，由图乙到图丙．
（2）如图丙，实验中，如果出现了电流表示数为0，电压表示数接近4.5V，电路发生的故障可能是R断路．
（3）故障排除后，接着在图丙所示的电路中，闭合开关S，移动变阻器滑片 P 到某位置时，发现两电表中某一个表的指针达到满刻度，如图 （丁）或（戊）所示．此时电流表的示数为0.58A，电压表的示数为3.0V．
（4）多次调节滑动变阻器，测出通过电阻R的电流和对应的电压值，如表所示，分析数据得到结论：电阻不变，电流与电压成正比．
U/V1.52.02.53.0
I/A0.150.200.250.30
（5）最后用图丙电路“探究电流与电阻关系”，当定值电阻为10Ω时，对应的电流表示数为0.15A，接着为了测量更多组数据，又提供了15Ω、20Ω、25Ω、30Ω、35Ω定值电阻各一个，其中30Ω和35Ω定值电阻不能使用．
20．小明利用如图所示电路进行“探究电流与电阻关系”的实验，电源电压恒为9V，电流表量程为0～0.6A，电压表量程为0～3V．已知R2阻值可以为5Ω、10Ω、15Ω，实验时要控制R2两端电压为3V不变，则下列滑动变阻器符合要求的是（　　）
A．10Ω、1AB．20Ω、0.5AC．50Ω、0.5AD．50Ω、1A
7．小明用如图甲所示电路探究“电流与电阻的关系”，电源电压3V，滑动变阻器的阻值范围“0～15Ω”．三个定值电阻R阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω．

（1）帮小明补画导线，使图甲成完整电路．
（2）闭合开关后，移动滑片，发现电流表没有示数，电压表有明显的示数，则发生故障的原因可能是定值电阻R断路．
（3）排除故障后，小明继续进行实验，他在读取完电流表示数后，直接拆下阻值为5Ω的电阻并改换成10Ω的电阻，他认为这样操作简单方便，那么：
①请指出他在操作中的错误：没有断开开关．
②正确操作后，将滑动变阻器的滑片往上次实验位置的左方（选填“左”或“右”）移动．
（4）接入5Ω的电阻时，电压表的示数如图乙所示，读数为1.2V，当接入15Ω的电阻后，不管如何移动滑动变阻器的滑片，都不能使电压表的示数与原来相同，若要完成实验，下列做法可行的是C．
    A．改变电压表的量程；
    B．接入15Ω的电阻，无法完成，略去不做，前两组实验数据照样可以得出结论；
    C．第一次接入5Ω的电阻时，使电压表的示数为2V；
    D．换用最大阻值为20Ω的滑动变阻器进行实验．
（5）要测量未知电阻Rx（阻值约为150Ω）的阻值，小红直接利用图甲电路，把电阻R换为Rx后发现这种方法不能较准确测出Rx的阻值，理由是电流太小不能准确测量．
除了以上器材外，小红身边仅有一个最大阻值范围为“0～100Ω”的滑动变阻器，她思考后，修改了电路图，并且只操作一步就测出Rx的阻值．
实验操作将滑片滑至阻值最大处闭合开关读出电压表示数UX（用字母表示测出的物理量），可测出Rx=$\frac{100Ω{U}_{X}}{3V-{U}_{X}}$．
4．（1）图1中，用300N的力沿水平向右的方向推箱子．
（2）图2中，用100N的力沿竖直向上的方向提水桶．
3．关于力和运动的关系，下列说法正确的是（　　）
A．必须有力作用在物体上，物体才能保持运动
B．运动着的物体如果不受外力作用，它将很快停下来
C．静止的物体若不受力的作用，他将永远停止
D．运动的物体之所以慢慢停下来，是因为他所受到的力慢慢减小的缘故

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