题目内容

5．小彬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“40Ω 2A”字样，阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω、30Ω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）小彬把5Ω的定值电阻接入电路后，闭合开关，发现电压表有示数而电流表无示数，则电路中的故障可能是R断路（写出一种）；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0.2 A．
（3）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，记录此时各仪表的示数．
（4）将10Ω定值电阻换成20Ω定值电阻，重复步骤（3）．
实验次数定值电阻Ω）电流表示数（A）
15
2100.1
3200.05
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．
（5）该小组用30Ω的电阻替换20Ω的电阻进行了第4次实验，发现实验无法进行下去，为完成第4次实验，同学们提出了下列解决方案，其中正确的是D．
A．将电压表换接另一个量程
B．换成电压为4.5V的电源
C．换成“50Ω 2A”的滑动变阻器
D．可将上述实验中定值电阻两端的电压调为1.5V．

分析 （1）电压表与电阻并联，电流表、滑动变阻器与电阻串联，滑动变阻器要根据“一上一下”的原则连入；
（2）根据电流表和电压表有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；
（4）电流与电阻的关系：电压一定，电流与电阻成反比；
（5）根据滑动变阻器分压和串联电路电流相等特点分析解答．

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，即定值电阻R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0.2A；
（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；
（4）电流和电阻的关系为：当电压一定时，通过导体中的电流与电阻成反比；
（5）该小组用30Ω的电阻替换15Ω的电阻进行了第4次实验，
当R4=30Ω时，由于前三次实验可知，为保持电阻两点电压为UR=1V不变，
则滑动变阻器两端分的电压为U′=U-UR=3V-1V=2V，
此时电流为IR=I′=$\frac{{U}_{R}}{{R}_{4}}$=$\frac{1V}{30Ω}$≈0.03A，
则由欧姆定律可知滑动变阻器需要接入的阻值为：R′=$\frac{U′}{I′}$=$\frac{2V}{0.03A}$≈66.7Ω＞20Ω，此时滑动变阻器的阻值不能满足要求，故应换用以阻值大于66.7Ω的变阻器，或将上述实验中定值电阻两端的电压调为1.5V可以完成实验，故选D．
故答案为：
（1）如图所示；（2）R断路；0.2；（3）电压；A；（4）当电压一定时，电流和电阻成反比；（5）D．

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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质量/g温度升高10℃所需要的时间/s温度升高20℃所需要的时间/s温度升高30℃所需要的时间/s
沙子306489124
水3096163220
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