题目内容

4．甲乙丙三位同学组成的某小组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）甲同学将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R1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，此时电路中的电流为0.36A；
（3）他们将5Ω定值电阻换成10Ω定值电阻，闭合开关，为了保持电压表的示数U=1.8 V不变，应将滑动变阻器的滑片P向A （选填“A”或“B”）移动，记录此时电流表的示数；
（4）将10Ω定值电阻换成20Ω定值电阻，重复（3）中的有关步骤：
实验次数定值电阻（Ω）电流表示数（A）
150.36
2100.18
3200.09
（5）实验记录的多组数据如上表所示．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；
（6）上述三次实验结束后，丙同学提出换用50Ω的定值电阻进行实验从而多采集一次数据以增强说服力，你认为是否可行？答不可行，理由是滑动变阻器最大阻值太小，无法保持电压表示数为1.8V．（需要有必要的计算结果说明）

分析 （1）电压表与电阻并联，电流表、滑动变阻器与电阻串联，滑动变阻器要接一上一下；
（2）根据电流表和电压表示数进行分析具体原因；根据电流表的量程和分度值读出电流值；
（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）根据欧姆定律求出若换用50Ω的定值电阻进行实验时结合串联电路的分压特点即可判断电压表最大示数．

解答 解：（1）电压表与电阻并联，由于电源电压为3V，所以应选择0～3V的量程；滑动变阻器已接了下面一个接线柱，可再接上面任意一个接线柱，如图所示：

（2）电流表无示数，电压表有示数，说明与电压表并联部分发生断路路，即电阻R1断路；由乙图知，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.36A；
（3）由题意可知，电阻电阻两端的电压为U=IR=0.36A×5Ω=1.8V，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；
（5）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；
（6）当定值电阻为50Ω时，此时滑动变阻器最大阻值为20Ω，根据串联电路的分压特点可知：$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}$=$\frac{{R}_{1}}{{R}_{2}}$，则$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}$=$\frac{50Ω}{20Ω}$=$\frac{5}{2}$，故定值电阻两端最小电压为$\frac{5}{7}$×3V≈2.14V＞1.8V，由此可知无法保持定值电阻两端电压始终为1.8V，故丙同学方案不可行．
故答案为：（1）如图所示；（2）电阻R1断路；0.36；（3）1.8；A；（5）反；（6）不可行；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，考查了控制变量法的应用，同时考查了电流表、电压表、滑动变阻器的接法，考查了电流表的读数及电阻的计算，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
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19．如图 甲所示，用竖直悬挂的泡沫塑料球接触发声的音叉时，泡沫塑料球被弹起，这个现象说明发声的音叉正在振动；如图乙所示，敲击右边的音叉，左边完全相同的音叉把泡沫塑料球弹起，这个现象说明空气能传递声音．泡沫塑料球的作用是将微小的振动放大．
20．如图所示，A为工程车上的起重机臂就是一个杠杆，使用它的好处是能够省距离；如图B所示，A装置是一个定滑轮，它的实质是一个等臂杠杆．
12．在“用电压表和电流表测电阻”的实验中，提供的器材有：待测电阻R（阻值约为5Ω）、两节干电池、电压表（量程“0～3V”、“0～15V”）、电流表（“0～0.6A”、“0～3A”）、滑动变阻器、开关、导线若干．
（1）电压表的量程应选0～3V
（2）小兰同学按如图1所示的电路图连接好电路后，闭合开关，发现电压表的指针偏转角度很大，接近量程，而电流表的指针偏转角度很小，不到量程的$\frac{1}{5}$．小兰检查电路后发现自己连接电路时出现了两个问题：一是把滑动变阻器的滑片放在了b（a或b）位置，二是电流表（电压表、电流表）的量程选择不当．
（3）小勇同学自己连接好电路后通过实验得到多组数据，并作出如图2所示的U-I图象，则小勇同学把电压表并联在了滑动变阻器（电阻R或滑动变阻器）的两端．根据U-I图象，可求得待测电阻R=5.5Ω．
19．在探究“电流与电阻关系”的实验时，小强的实物连接如图所示，小芳发现其中有一根导线连接错误，她改接正确后，将滑片P移到阻值最大处，闭合开关，又发现电流表的示数几乎为零，电压表示数约为电源电压．他们共同合作排除了故障后，正确完成实验，记录了下表的实验数据．请你解答下列问题：
电阻/Ω51020
电流/A0.40.20.1
（1）在图中接错的导线上画“×”，然后画出正确连接的一根导线；
 （2）他们合作排除的故障可能是定值电阻R断路；
（3）在测出电阻为5时的电流后，断开开关，将电阻由5换成10，再闭合开关，移动滑片P，使电压表的示数为2V时，再读出电流表的示数；
（4）根据表中数据可得：在导体两端的电压一定时，导体中的电流不导体的电阻成反比．
9．小军采用如图的电路，研究“通过某导体的电流与它的电阻关系”．当完成第一次实验后，小军将A、B两点间的电阻R由5Ω更换为10Ω，闭合开关前，滑动变阻器应该（　　）
A．保持变阻器滑片不动B．将变阻器滑片向右滑动
C．将变阻器滑片向左滑动D．更换阻值更大的滑动变阻器
16．在探究“电压一定时，电流与电阻关系”的实验中，电路如图所示，在连接电路时，开关必须处于状态，在开关闭合前，应将滑动变阻器的滑片移到最右端．
先在A、B间接入5Ω的定值电阻R，移动滑片P，是电压表示数为2V，读出电流表示数；接着取下5Ω的电阻换上10Ω定值电阻，下一步应进行的操作是：应将滑片向右移动，使电压表的示数为2V，然后读出电流表的示数．
13．科学兴趣小组的同学们想探究通过导体的电流与电压的关系，实验室有：电源、电压表、电流表、滑动变阻器、规格不同的店址电阻、开关和导线等器材各若干供同学们选择，实验用电路如图a所示：

（1）图b是某组同学尚未完成连接的实物电路，请你用笔画线代替两根导线完成连接（连线不交叉）．要求：滑动变阻器的滑片P向A端移动，电压表示数变大．
（2）连好电路闭合开关，发现电流表示数较大、电压表示数为零，则电路故障原因可能是B
A．电压表的量程选大了　　　　　　　　　B．电阻R0发生了短路
C．滑动变阻器发生了断路　　　　　　　D．滑动变阻器发生了短路
（3）他们排除故障后继续实验，测得多组数据记录在下表中，在给定的坐标纸上作出图象，分析得出了结论．在与其他组交流时发现虽然各小组作出的图象都是正确的，但是在相同的坐标纸上有些小组的图象却明显不同．请你利用表中数据在图c中作出I-U图象，并回答造成这种不同的原因：定值电阻的阻值不同．
实验次数12345
电压表
示数/V		1.01.52.02.53.0
电流表
示数/A		0.120.190.250.280.38
14．小梦同学测出自己从家门口正常步行到学校门口所用的时间，根据这个时间和正常步行时的平均速度，就可以求出她家列学校的路程大约有多远．请你写出小梦间学的具体测量方法．

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