题目内容
10．甲乙两小组探究“电流与电压和电阻的关系”，老师提供的实验器材有：电源（电压恒为4.5V），电流表、电压表各一个，开关一个，四个定值电阻（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω），两只滑动变阻器（规格分别为“20Ω 2A”、“50Ω 1A”），小灯泡一只（额定电压3.8V），导线若干．
（1）甲小组探究“电流与电压的关系”
①请你根据图甲的电路图用笔画线代替导线将图乙中的实物电路连接完整．
②他们将5Ω的电阻接入电路，检查无误后闭合开关，发现电压表无示数，电流表有示数，造成这一现象的原因可能是定值电阻短路（写出一条即可）．
③排除故障后进行实验得到的数据如表，由此可得到的实验结论是电阻一定时，通过导体的电流与导体两端电压成正比．
| 电压U/V | 1.0 | 1.5 | 3.0 |
| 电流I/A | 0.2 | 0.3 | 0.6 |
①将5Ω的电阻接入电路，检查无误后闭合开关，移动滑片，使电压表的示数为1.5V，并记下相应的电流值．再用10Ω的电阻替代5Ω的电阻，此时滑片应左（选填“左”或“右”）端移动，移动滑动变阻器的目的是保持定值电阻两端电压一定．
②为了完成用四个定值电阻进行实验，应选择滑动变阻器的规格是50Ω1A．
③他们用小灯泡替换定值电阻，移动滑片，使小灯泡正常发光，电流表示数如丙图所示，则小灯泡的额定功率是1.14W．
分析 （1）①由电路图可知，电压表与电阻R并联，然后根据电流从正接线流入，负接线柱流出将电流表接入电路中；
②电流表有示数，表明电流表所在电路接通；电压表无示数表明电阻短路，或电压表断路，或电压表短路；
③电阻一定时，导体中的电流跟导体两端的电压成正比；
（2）①当将电阻由5Ω更换为10Ω后，定值电阻阻值变大，定值电阻分压变大，滑动变阻器分压变小，为保证电阻两端电压不变，应移动滑动变阻器滑片，使滑动变阻器接入电路的阻值变大，使定值电阻两端电压保持1.5V不变．
②滑动变阻器最大阻值太小，滑动变阻器的最大分压太小，定值电阻不能达到1.5V，为使实验能正常进行，可以更换最大阻值大的滑动变阻器或使定值电阻两端电压变大．
③确定电流表选择的量程和最小分度值，读出示数，根据P=UI计算出额电功率．
解答 解：（1）①定值电阻与滑动变阻器、电流表串联接入电路；电压表与电阻并联，电流从“+”接线柱流入，从“-”接线柱流出；如图所示：
②检查无误后闭合开关，电流表有示数，表明电路接通；电压表无示数表明定值电阻短路，电压表相当与和一段导线并联，故无示数；或者电压表断路（或电压表短路）；
③分析数据可得出结论：电阻一定时，导体中的电流跟导体两端的电压成正比；
（2）①定值电阻由5Ω更换为10Ω后，定值电阻分压变大，大于原来的电压，为保持定值电阻两端电压不变，由电路图可知，应向左移动滑动变阻器滑片，增大滑动变阻器接入电路的阻值，增大滑动变阻器的分压，使定值电阻两端电压减小到原来的1.5V，保持定值电阻两端电压一定．
②实验中，当定值电阻是20Ω时，流过电路的电流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{1.5V}{20Ω}$=0.075A，滑动变阻器接入电路的阻值应为R滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{4.5V-1.5V}{0.075A}$=40Ω，故应选择规格为“50Ω 1A”的滑动变阻器；
③电流表选择0～0.6A量程，最小分度值为0.02A，示数为0.3A，小灯泡的额电功率P=UI=3.8V×0.3A=1.14W．
故答案为：（1）①见上图；②闭合；定值电阻短路；③电阻一定时，通过导体的电流与导体两端电压成正比；（2）①左；保持定值电阻两端电压一定；②50Ω1A；③1.14．
点评 本题考查了连接电路图、滑动变阻器的调节、实验方案的改进等问题，实验中应用了控制变量法，解题时注意该方法的应用，第（2）①小题是本题的难点，知道实验过程中应控制定值电阻两端的电压不变，分析清楚电路结构、认真分析实验数据是正确解题的基础与关键．
（1）连接电路时，开关应处于断开（选填“断开”或“闭合”）状态．
（2）小明按图甲连好电路后，闭合开关发现电压表和电流表都无示数，经检查，漏接了一根导线，如图乙，请你帮小明补接上．
（3）补接后，小明先将5Ω电阻接入电路，调节滑动变阻器使电压表示数为2V，电流表示数如图丙为0.4A；再将5Ω的电阻更换为10Ω电阻，为了使电压表示数仍为2V，应将滑动变阻器适当向右（选填“左”或“右”）移动．
（4）当小明再换接15Ω电阻时，无论怎样调节滑动变阻器，都不能使电压表示数为2V，分析其可能的原因滑动变阻器最大阻值太小（或定值电阻两端电压太低或电源电压太高）．（答出一种情况即可）
（5）同组的小娟同学思考了一会，在不增减器材的条件下解决了这一问题，完成了实验，数据如表：
| 电阻R/Ω | 5 | 10 | 15 |
| 电流I/A | 0.6 | 0.3 | 0.2 |
（6）本实验采用的方法是控制变量法．
（7）利用该电路还能完成的实验有：探究电流与电压的关系（写出一个名称即可）．
【提出问题】通过导体的电流与导体两端电压及导体电阻的大小有什么关系？
【猜想】导体两端的电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比．
【实验器材】电源（电压恒为4.5V），电流表、电压表各一只，开关一个，三个定值电阻
（5Ω、10Ω、15Ω），三只滑动变阻器（10Ω 1.5A、20Ω 1.5A、50Ω 1A），导线若干．
【实验过程】
（1）在图2虚线框内画出如图1所示实物图的电路图．
（2）小思按图正确连接电路后，闭合开关前，应把滑动变阻器的滑片滑到最右端（选填“左”或“右”），闭合开关后，发现电流表示数为0，电压表指针超过量程．你认为造成这一现象的原因是电阻处断路．
（3）小涵在探究时，先将5Ω的电阻连入电路中，闭合开关，移动滑片，使电压表的示数为1.5V，并记下电流值．接着断开开关，取下5Ω电阻，改接10Ω的电阻（滑动变阻器滑片位置未动），当他接入10Ω电阻后，闭合开关，应将滑动变阻器滑片向右端移动（选填“左”或“右”），直至电压表示数为1.5V，再次记下电流值．
（4）接着小涵换用15Ω的电阻重复上述实验，得到了表中的实验数据，分析数据得出：
| 电阻R/Ω | 5 | 10 | 15 |
| 电流 I/A | 0.30 | 0.15 | 0.10 |
（5）小涵实验时所选择的滑动变阻器规格是50Ω、1A．
（1）请按照电路图，用笔画线代替导线，将如图（乙）中的实物图连接完整．
（2）实验过程中，小明把电阻R由5Ω分别换成了10Ω、15Ω，每次闭合开关后，首先应调节滑动变阻器，使电压表示数保持不变，然后再记录电流表的示数．
（3）下表是小明测得的三组数据，据此数据可得到的结论是：电压不变，导体中的电流与其电阻成反比．
| 实验次数 | 1 | 2 | 3 |
| 电阻R/Ω | 5 | 10 | 20 |
| 电流I/A | 0.40 | 0.20 | 0.10 |
| 实验 序号 | 热水的质量 m1（克） | 热水的温度 t1（℃） | 冷水的质量 m2（克） | 冷水的温度 t2（℃） | 混合后的温度 t（℃） |
| 1 | 10 | 60 | 10 | 10 | 35 |
| 2 | 30 | 60 | 10 | 10 | 47.5 |
| 3 | 30 | 80 | 30 | 24 | 52 |
| 4 | 40 | 60 | 10 | 10 | 50 |
| 5 | 40 | 45 | 20 | 0 | 30 |
| 6 | 40 | 60 | 20 | 0 | 40 |
| 7 | 40 | 75 | 20 | 0 | 50 |
| 8 | 40 | 90 | 40 | 20 | 55 |
| 9 | 40 | 60 | 40 | 20 | 40 |
（2）分析实验序号1（或3或8或9）的数据可以得出：当热水的质量m1等于冷水的质量m2时，混合后的温度t与热水的温度t1、冷水的温度t2满足关系式$\frac{{t}_{1}{+t}_{2}}{2}$．
（3）某同学分析表格中的数据，得出的结论是：当热水的质量m1、冷水的质量m2、冷水温度t2保持不变时，混合后的温度t与热水的温度t1成正比．请您分析该结论是否正确并说明理由．不正确；分析实验序号5、6、7的数据可知当热水的质量m1、冷水的质量m2保持不变且冷水的温度t2=0℃时，混合后的温度t与热水的温度t1成正比．
①如图乙，将风叶安装在风车底座上，把线的一端固定在风车转轴上，另一端系上钩码．
②在风车正前方1m处放置电风扇，将电风扇的风速调到1挡位，用秒表记录提升钩码到A点所需的时间．
③将电风扇换到2、3挡位，重复以上实验，并将数据记录在表一中．
（注：电风扇挡位越高，风速越大）
表一：
| 电风扇挡位 | 钩码的质量（g） | 提升钩码到A点的时间（s） |
| 1 | 50 | 15 |
| 2 | 50 | 13 |
| 3 | 50 | 10 |
（2）通过实验可以得到的结论是：风力发电机的输出功率与风速有关，风速越大，风力发电机输出功率越大．
为了研究风力发电机，他又从电厂查到一台1500kW的发电机组的相关数据：
表二：不同风速下风力发电机每秒获得的风能：
| 风速（m/s） | 5 | 10 | 15 | 20 |
| 1s获得的能量（104J） | 15 | 120 | 405 | 350 |
| 风速（m/s） | 5 | 10 | 15 | 20 |
| 输出功率（kW） | 4 | 360 | 1500 | 1100 |
（4）风速为10m/s时，这台发电机1h发的电可供100只“220V 100W”的路灯工作36h．
（5）你认为风力发电的优点是环保，节省能源，缺点是不稳定．