Question

12．小明用如图1甲所示的电路，探究“电阻上的电流跟两端电压的关系”，供选用的两个滑动变阻器规格分别是“1A 20Ω”、“0.5A  50Ω”．图1乙是小明连接的部分实验电路．
（1）请用笔画线代替导线，完成图1乙中实验电路的连接，要求电压表要选择合适的量程，当变阻器的滑片向左移动时，电流表示数增大．

（2）小明按要求连接电路后，闭合开关后，发现电压表指针偏转到满刻度的位置．其原因可能是滑动变阻器接入电路中的阻值为零．（写出一个即可）
（3）排除问题后，小明在实验中通过调节变阻器滑片，测出通过电阻R的不同电流和对应的电压值如表．

U/V	1.0	2.0	3.0
I/A	0.2	0.4	0.6

①请根据表中的数据，在图2中画出电阻R的U-I关系图象．
②根据图象得到的实验结论是电阻一定时，导体中的电流与导体两端的电压成正比．
③实验中所用电阻R的阻值为5Ω．
（4）小明实验时选用的变阻器规格是1A 20Ω．
（5）如果将实验电路中的电阻R更换成一个额定电压为3.8V、阻值约10Ω的小灯泡后，为了测量小灯泡的额定功率，除了增加一节电池外，还应对实验电路必须进行的改动是电压表应改用0～15V的量程．

Answer 1

分析 （1）本实验中定值电阻应与变阻器串联，根据电源电压确定电压表量程，根据滑片向左移动时，电流表示数增大确定变阻器的接线柱；
（2）分析电压表示数过大的原因，可能是滑动变阻器的滑片未移到最大阻值处或电阻断路；
（3）①根据表格数据描点连线画出电阻R的U-I关系图象；②知道当电阻不变时，电流与电压成正比；③由表格数据，根据I=$\frac{U}{R}$计算所用电阻R的阻值；
（4）当R两端电压最小时，电流最小，电路中总电阻最大，根据欧姆定律计算变阻器此时连入阻值，从而确定变阻器的规格；
（5）题目中告诉了小灯泡的额定电压，要注意分析电压表的量程及电源电压．

解答 解：
（1）探究电流跟两端电压的关系实验中，定值电阻R应与变阻器串联，由图电源由两节干电池组成，电源电压为3V，所以电压表使用0-3V量程，滑片向左移动时，电流表示数增大，即变阻器连入阻值减小，故应将A接线柱接入电路中，如图所法：
；
（2）闭合开关，电压表满偏，说明其电压约等于电源电压，所以可能是滑动变阻器接入电路中的阻值为零．若R断路，它两端的电压也为电源电压，所以也有可能是电阻R断路；
（3）①根据表格数据描点连线画出电阻R的U-I关系图象，如图所示：

②由图象，I与U的图象是正比例图象，所以可得结论为：电阻一定时，导体中的电流与导体两端的电压成正比；
③根据I=$\frac{U}{R}$，由表格第一次数据可知，电阻R的阻值：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{1V}{0.2A}$=5Ω；
（4）当R两端电压最小时，电流最小，电路中总电阻最大，
此时变阻器连入的阻值：R_滑=$\frac{U}{I}$-R=$\frac{3V}{0.2A}$-5Ω=10Ω，
所以实验时选用的变阻器规格是：1A 20Ω；
（5）将图乙中的电阻R换成一个额定电压为3.8V，图中电压表用的量程为0～3V的量程，应改为0～15V的量程．
故答案为：（1）见上图；（2）滑动变阻器接入电路中的阻值为零；（3）①见上图象；②电阻一定时，导体中的电流与导体两端的电压成正比；③5Ω；（4）1A 20Ω；（5）电压表应改用0～15V的量程．

点评 此题是探究“电阻上的电流跟两端电压的关系”的实验，要掌握电流和电压之间的关系；考查了学生实物电路图的连接、故障判断、图象及分析、电阻的计算、变阻器规格的选择等，都是常考的问题要掌握好．