Question

小敏用如图甲所示的电路图，研究通过导体的电流与导体电阻的关系，电源电压恒为6V．改变电阻R的阻值，调节滑动变阻器滑片，保持R两端的电压不变，记下相应的4次实验的电流和电阻值，描绘在乙图中．

（1）在连接电路过程中，开关应处于      状态．

（2）连好电路闭合开关，发现电压表无示数，电流表有示数，则故障可能是；      ；

（3）实验过程中，移动变阻器滑片时，眼睛应注视      （选填序号）；

A．变阻器滑片

B．电压表示数

C．电流表示数

（4）根据小敏的实验数据，电压表应选择      的量程；

（5）实验中将5Ω电阻换成10Ω电阻后，应将滑动变阻器的滑片P向      （填“左”或“右”）端移动，使用滑动变阻器的目的是

（6）实验中，他所选择的变阻器是      （选填序号）；

A．10Ω 0.5A      B．20Ω 1A      C．50Ω 2A

（7）同组成员小兵同学，选择了“5Ω、10Ω、15Ω、20Ω”的定值电阻，滑动变阻器的规格为“15Ω 1A”的，他在完成该实验时，他控制定值电阻两端的电压为2V不变，当20Ω的电阻接入A．b间时，他发现电压表示数 始终无法达到2V，请你帮他想出一种解决方法：      ．

Answer

（1）断开；（2）定值电阻发生短路；（3）B；（4）0～3V；（5）右；保持定值电阻两端的电压不变；（6）C；（7）可以换用最大阻值更大的滑动变阻器，增大滑动变阻器的最大分压．

【解析】

试题分析：（1）为防止发生短路，电路连接过程中，开关要处于断开状态．

（2）电流表有示数，说明整个电路是通路，电压表无示数，说明灯泡的电阻相对于整个电路的电阻来说很小，所以灯泡能够分得的电压很小，其原因是滑动变阻器连入电路阻值过大所致．

（3）实验研究的是电流与电阻的关系，因此必须控制电阻两端的电压值一定，所以眼睛应注视电压表的示数，移动滑片保持电压表示数不变；

（4）根据图象坐标轴所表示的量，应用欧姆定律分析答题；根据电阻两端电压确定电压表量程；

（5）如果将5Ω的电阻换成10Ω的电阻后，运用控制变量法可知，研究电流与电阻的关系，需控制电压为定值；滑动变阻器是靠改变接入电路中电阻丝的长度来改变阻值大小的；

（6）根据图乙可知实验中的最小电流，根据串联电路的电压特点求出滑动变阻器两端的电压，根据欧姆定律求出滑动变阻器的阻值即可确定滑动变阻器的规格；

（7）由电路图可知，定值电阻与滑动变阻器串联，根据串联电路的分压原理分析电压表示数始终无法达到2.5V的原因，并提出改进措施．

【解析】
（1）在连接电路过程中，开关应处于断开状态，以防止电路因连线错误而发生短路烧毁电源．

（2）根据电路图可知，定值电阻和滑动变阻器串联，电压表测量定值电阻两端电压，电流表测量电路电流．

如果定值电阻发生了断路，则电路为断路，电流表示数为零，电压表测量电源电压，有示数；

如果定值电阻发生短路，电流表有示数，电压表示数为零，无示数；

（3）探究电压一定时，电流与电阻的关系时，在不断的改变定值电阻的同时，必须不断的移动滑动变阻器，使得电压表的示数是一个定值，故在移动滑片的同时，眼睛观察电压表的示数；

（4）由图乙所示图象可知，由I=，可得，当R=20Ω时，U=IR=0．A×20Ω=2V，电压表应该选择0～3V量程．

（5）探究电流和电阻的关系，应保持电阻两端的电压不变，将5Ω电阻换成10Ω电阻后，电压表的示数会变大，则应增大变阻器的阻值，将滑片向右端移动，运用控制变量法可知，使用滑动变阻器的目的是为保持定值电阻两端的电压不变

（6）由图乙可知，实验中的最小电流I=0.1A，电压表的示数UR=2V，

因串联电路中总电压等于各分电压之和，

所以，滑动变阻器两端的电压：

U滑=U﹣UR=6V﹣2V=4V，

由I=可得，滑动变阻器接入电路中的电阻：

R滑===40Ω，

所以，滑动变阻器的规格为C；

（7）定值电阻与滑动变阻器串联，通过它们的电流相等，

当定值电阻为20Ω且电阻两端电压是2.5V时，

电路电流I===0.125A；

此时滑动变阻器两端电压U滑=U﹣UR=6V﹣2.5V=3.5V，

此时滑动变阻器接入电路的阻值R滑===28Ω＞15Ω，由于滑动变阻器的最大阻值太小，分压太小，所以电压表示数始终无法达到2.5V；

要完成该实验：①适当降低电源电压，在定值电阻电压不变的情况下，可以减小滑动变阻器的分压，使实验顺利完成；

②提高定值电阻两端的电压，如定值电阻两端电压设定为3V；

③可以换用最大阻值更大的滑动变阻器，增大滑动变阻器的最大分压；

故答案为：（1）断开；（2）定值电阻发生短路；（3）B；（4）0～3V；（5）右；保持定值电阻两端的电压不变；（6）C；（7）可以换用最大阻值更大的滑动变阻器，增大滑动变阻器的最大分压．

【点评】本题从实验的操作、实物图的连接、滑动变阻器的选择、欧姆定律的应用、电路故障的判断等方面较为综合的考查了学生对实验的了解情况，从中加强了学生综合能力的培养，是一道很好的实验题．