题目内容

8．现要做探究“电阻一定时，电流与电压的关系”的实验，实验中可供使用的器材有：
A．电流表（量程0～0.6A，0～3A）
B．电压表（量程0～3V，0～15V）
C．定值电阻R1（阻值为6Ω）
D．定值电阻R2（阻值为10Ω）
E．滑动变阻器R1′（10Ω，2A）
F．滑动变阻器R2′（100Ω，1A）
G．干电池二节 （一节干电池的电压为1.5V）
H．开关S一个，导线若干．
则：现利用以上部分器材，探究“电阻一定时，电流与电压的关系”，要求实验过程中电表的最大示数能超过电表量程的一半，同时又考虑操作的方便．则：
（1）用来探究的定值电阻R应选C，滑动变阻器R′应选E（选填实验器材前的字母代号）；
（2）根据实验要求，用笔画线代替导线将实物图连接起来，要求滑动变阻器的滑片P向左移动阻值变小，使之成为符合实验要求的电路．
（3）某小组的同学还想通过此连接好的电路测量所选定值电阻的阻值．如果要比较精确测量所选定值电阻的阻值，要求电表的指针至少达到量程的三分之一，同时又要防止损坏电表，那么滑动变阻器连入电路中的阻值变化范围是0～9Ω．

分析 （1）根据实验过程中电表的最大示数能超过电表量程的一半进行分析．计算出当滑动变阻器为零时通过两电阻的电流，选择电流值能超过量程0～0.6A一半的．根据定值电阻选择滑动变阻器的型号．
（2）在连接过程中注意电压表、电流表的量程和正负接线柱的接法及滑动变阻器的接法，滑动变阻器要接一上一下．
（3）根据题意判断出电流的最大值和最小值及电压表的最大值和最小值，然后根据欧姆定律及串联电路的知识进行计算．

解答 解：（1）由于电源电压为3V，则电路中电流较小，所以电流表应选择0～0.6A的量程．
因为要求实验过程中电表的最大示数能超过电表量程的一半．
若选择D，当滑动变阻器的阻值为零时，电路中的电流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3V}{10Ω}$=0.3A，刚好是电流表量程的一半，若考虑滑动变阻器接入电路的阻值，则电路中的电流会小于0.3A，故不选择D；
若选择C，当滑动变阻器的阻值为零时，电路中的电流I′=$\frac{U}{R′}$=$\frac{3V}{6Ω}$=0.5A，若考虑滑动变阻器接入电路的阻值，电路中的电流会小于0.5A，但可以大于0.3A，满足要求，故应选择C．
由上面计算可知，选择最大阻值为10Ω的滑动变阻器便可达到要求，而最大阻值为100Ω太大，不便于操作．
（2）将定值电阻、电流表、滑动变阻器串联，电压表与电阻R并联，电流表应选择0～0.6A的量程；要求滑动变阻器的滑片P向左移动阻值变小，说明滑片左侧电阻丝接入电路，导线应接滑动变阻器的左下接线柱，连接实物图如图所示．

（4）因为要求电表的指针至少达到量程的三分之一，电压表应不小于1V，电流表不小于0.2A．
所以当滑动变阻器阻值为0时，电流表为I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3V}{6Ω}$=0.5A，电压表示数3V，未超过其量程；
电流表三分之一刻度为0.2A，即电路中的最小电流应为0.2A，
此时电压表的示数U=IR=0.2A×6Ω=1.2V＞1V，满足要求；
则电路的总电阻R总=$\frac{U}{I}$=$\frac{3V}{0.2A}$=15Ω，R为6Ω，则R滑=15Ω-6Ω=9Ω．
因此滑动变阻器连入电路中的阻值变化范围应为0～9Ω．
故答案为：（1）C；E；（2）见上图；（3）0～9．

点评 此题是探究“电阻一定时，电流与电压的关系”的实验，考查了学生对仪器量程的选择，这是在实际操作中常遇到的问题，但分析起来难度比较大一些，属于难点内容．在题目中还考查了有关电路图和实物电路的连接及最值的求法．

练习册系列答案
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16．在探究“电流跟电压、电阻关系”的过程中，某同学按如图所示的电路图连接实物后，该同学做如下步骤：
步骤1：保持定值电阻R的阻值不变，闭合开关S后，使R两端的电压成倍数变化，如2V、4V、6V，分别读出并记录对应于不同电压下的电流表示数，比较每次电流表的示数是否成整数倍的变化．
步骤2：保持每次定值电阻两端电压保持不变，换用不同的定值电阻，使电阻成整数倍的变化，如5Ω、10Ω、15Ω，分别读出并记录对应于不同阻值的电流表的示数，比较每次的电阻值与电流值的乘积是否相等．
（1）当某同学在按“步骤2”做时，选一个“5Ω”的电阻，测得电流表示数为0.2A，当换“10Ω”来做时，发现电流表的示数不是0.1A（不考虑温度对电阻的影响），你认为电流表的读数将会是大于（填“大于”或“小于”）0.1A，变阻器滑片应该向右移动（选填“左”、“右”）． 那如果把“5Ω”的电阻换成“10Ω”，该同学无论如何移动滑动变阻器的划片，发现电压表读数都达不到自己想要的数值，请你提出一个建议来帮助该同学：换用一个阻值更大的滑动变阻器进行实验．
（2）闭合开关S后，该同学发现电压表的示数等于电源电压值，造成此现象的可能原因是：滑动变阻器短路或定值电阻断路．
3．某同学在探究“电流与电阻的关系”时，进行了如下实验：
实验中，该同学先将5欧姆的电阻R连接入图A所示的电路．然后再分别用10欧姆和20欧姆的电阻替换5欧姆电阻，重复上述实验操作．

（1）实验过程中滑动变阻器除了保护电路外，还具有的作用是控制定值电阻的电压不变．
（2）该同学通过实验，得到的数据如表所示．根据表中的实验数据得出的结论是：在电压不变时，通过导体的电流与电阻与反比．
实验次数电阻R（欧）电流I（安）
150.48
2100.24
3200.12
（3）该同学换用另一只电阻进行了第4次实验，刚一闭合开关，发现电压表出现如图B所示的现象，你认为产生该现象的原因是闭合开关前，没有将滑动变阻器的最大阻值连入电路中．
13．楠楠同学从一份资料中获悉，某大学物理系的同学在测定额定电压为2.5V小灯泡的电阻的实验中，得到部分U和I的数据如表所示：
实验次数123456
U/V0.200.801.402.002.503.00
I/A0.020.080.140.180.200.21
（1）从材料中可知，该小灯泡的额定电流为0.20A，正常发光时的电阻为12.5Ω．
（2）楠楠还想通过实验来验证上述表格中的每一组数据是否正确，于是她又设计了如图甲所示的电路图，同时找来了实验器材并连接了部分实物电路，其中电源用的是2节新干电池，滑动变阻器的电阻可在0～50Ω内调节．
①请你用笔画线代替导线，按照如图所示电路图，在答题卡中帮楠楠将图乙中的实物电路连接完整；
②实验中，由于操作不小心等原因，导致电压表的示数变为零，电流表的示数增大，则电路可能出现的故障是小灯泡短路．
③楠楠想通过这个实验来验证上述表格中的每一组实验数据的正确性，你认为楠楠能做到吗？请简要说明理由．
20．密度知识与生活联系非常紧密，下列关于密度的一些说法中正确的是（　　）
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17．小明在进行“测量小彩灯的电阻”的实验时，实验台上给他提供的器材有：6V的蓄电池，电流表（0～0.6A，0～3A），电压表（0～3V，0～15V），滑动变阻器（50Ω，1.5A），额定电压为3.8V的小彩灯，（估计正常发光时的电阻为12Ω左右），开关等各一个，导线若干．
（1）在实验中电流表应选择的量程0-0.6A．
（2）他连接的实物电路如图甲所示，但还有两根导线没接好，同组小聪同学补接后又画出该电路的电路图如图乙．请用笔画线代替导线将这两根导线连接好．

（3）闭合开关前，应把滑动变阻器的滑片调到C端（填“C”或“D”）
（4）闭合开关后，小明发现小彩灯不发光，电流表的示数为零，电压表的示数为6V，产生故障的原因可能是下列情况中哪一些？CD（只填序号）
A．小彩灯短路 B．电压表的正负接线柱接反了
C．小彩灯的灯座接触不良 D．小彩灯的灯丝断了
（5）排除故障后闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，当电压表的示数为3.8V时，小彩灯正常发光，此时电流表的示数如图丙所示，则小彩灯正常发光时的电阻为12.7Ω（计算结果保留一位小数）
18．根据图甲所示的电路图连接图乙中的实物元件．

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