Question

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      （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      A．

（3）将5Ω定值电阻换成10Ω定值电阻，闭合开关，为了保持      表的示数不变，应将滑动变阻器的滑片P向      （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）
1	5
2	10	0.1
3	20	0.05

实验记录的多组数据如上表所示．分析数据可得出结论：      ．

（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      ．

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．

Answer

（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．

【解析】

试题分析：（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．

【解析】
（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′==≈0.03A，

则由欧姆定律可知滑动变阻器需要接入的阻值为：R′==≈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．