题目内容
20．如图1所示，是小明探究“电压一定时，通过导体的电流与电阻的关系”实验时连接的不完整电路．
（1）请用笔画线代替导线，将实验电路连接完整；
（2）该同学检查电路连接正确，合上开关，可是无论怎样移动滑片，电压表示数总为3V不变，你认为发生故障的原因可能是与电压表并联的R1发生了断路（或R2短路）．（写一个即可）
（3）下表是测得的实验数据，在做完第一次实验后，接下来的操作是：断开开关，将5Ω的定值电阻更换为10Ω的定值电阻，然后将变阻器的滑片向右（选填“左”或“右”）端移动，使电压表示数为2V时，读出电流表的示数．
| 实验次数 | 1 | 2 | 3 |
| 电阻R/Ω | 5 | 10 | 20 |
| 电流I/A | 0.40 | 0.20 | 0.10 |
（5）【拓展】小明想利用上述中的部分器材测量另一个未知电阻RX的阻值，但发现电流表已经损坏，小红多用了一个开关，帮他设计另一个实验方案（电阻R1的阻值已知）：利用如图2所示的电路，先闭合开关S、S1，记下电压表的示数为U1，再断开S1，记下电压表的示数U2，则未知电阻RX=$\frac{{U}_{1}-{U}_{2}}{{U}_{2}}$×R1（表达式用测得的量与已知量表示）．
分析 （1）根据表中电流的大小确定电流表选用的量程与电阻串联；
（2）要解决此问题，需要知道电压约等于电源电压，可能是与电压表并联的电路断路或与电阻串联的滑动变阻器短路；
（3）根据控制变量法，研究电流与电阻的关系时，需控制定值电阻的电压相同，当换上大电阻时，根据分压原理确定电压表示数的变化，由串联电路电压的规律结合分压原理确定滑片移动的方向；
（4）横向分析表中数据得出结论；
（5）根据图2所示电路图分析完成实验，然后应用串联电路特点与欧姆定律求出电阻阻值．
解答 解：（1）根据表中数据，电流表选用小量程与电阻串联，如下所示：
（2）电压表的示数等于电源电压，可能是与电压表并联的R1发生了断路或R2短路；
（3）由欧姆定律，电压表示数U=IR=0.4A×5Ω=2V，探究电流与电阻的实验中应控制电压不变，根据串联分压原理可知，将定值电阻由5Ω改接成10Ω的电阻，电阻增大，其分得的电压增大，为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，所以滑片应向右端移动，使电压表的示数为2V；
（4）横向比较表中数据，电阻为原来的几倍，通过的电流为原来的几分之一，即在电压不变时，通过导体的电流与导体的电阻成反比；
（5）如图丙所示电路，先闭合开关S、S1，记下电压表的示数U1，此时电压表测电源电压；
再断开S1，两电阻串联，记下电压表示数U2（电压表测R1的电压），则串联电路的电流：I=$\frac{{U}_{2}}{{R}_{1}}$；
待测电阻的阻值：
Rx=$\frac{{U}_{X}}{I}$=$\frac{{U}_{1}-{U}_{2}}{\frac{{U}_{2}}{{R}_{1}}}$=$\frac{{U}_{1}-{U}_{2}}{{U}_{2}}$×R1．
故答案为：（1）如上所示：（2）与电压表并联的R1发生了断路（或R2短路）；（3）右；2；（4）在电压不变时，通过导体的电流与导体的电阻成反比；（5）断开S1；$\frac{{U}_{1}-{U}_{2}}{{U}_{2}}$×R1．
点评 本题探究“电压一定时，通过导体的电流与电阻的关系”，考查电路的连接、故障的分析、操作过程、控制变量法的运用、分析数据归纳结论的能力及设计实验方案的能力．
在探究“物体的重力势能与什么因素有关”时，小强提出了如下猜想：
在水平放置的装有水的密闭玻璃瓶中间有一个气泡，如图所示，当用力突然将玻璃向左推动时，瓶中的气泡将（ ）| A． | 自右移动 | B． | 向左移动 | C． | 保持静止 | D． | 无法确定 |
在一次课外活动中，小红和小刚高计了如图所示实验．当它们闭合开关后发现小磁针发生了偏转，这现象与著名的奥斯特实验一样，证明了通电导体周围存在着磁场．接着小红想用该电路判断电源的正负极．经过讨论，小刚找来了一个小铁钉，把导线的一部分绕在上面，制成了一个电磁铁连在电路中，当再次闭合开关S后，小磁针静止时N极的指向如图乙所示．所此他们判断出电源的a端是正极．（选填，a或b）
如图甲所示，两个实心长方体A、B叠放在一起，放在水平地面上，已知它们的质量比mA：mB=1：3，底面积之比SA：SB=1：4，此时它们对地面的压强为p1，若把B放在A的上面如图乙所示，此时B对A的压强为p2，则p1：p2为（ ）