Question

小明同学用如图甲所示的电路探究“电流与电压和电阻的关系”，电源电压18V保持不变，滑动变阻器的规格是“70Ω 1.5A”，阻值为10Ω、20Ω，30Ω、50Ω的电阻各一个，满足测量需求的电流表，电压表各一个．

（1）根据图甲所示的电路图，将图乙所示的实物图连接完整，要求闭合S后，滑片P向左移动时电压表示数变大．

（_____）

（2）小明先探究“电阻R一定，电流与电压的关系”，他将10Ω的电阻作为R接入电路，闭合开关S，通过调节滑动变阻器滑片P，测出电阻两端施加不同电压时对应电流值，并记录（如表1所示）．第3次实验时电流表的读数如图丙所示，则此时流经电阻的电流为_____A．分析数据，可得出结论：_______________．

表1

实验次序	1	2	3	4
U/V	3.0	4.0	5.0	6.0
I/A	0.30	0.41		0.62

（3）接着小明根据表1数据绘制出I-U图象，如图丁中a所示，实验完成后，将电阻换成小灯泡．重复上述实验过程，绘制出I-U图象，如图丁中b所示，试分析图象中A，B、C三点阻R_A，R_B，R_C大小关系为______________．

（4）小明再探究“电压U一定，电流与电阻的关系”：

a、他将10Ω的电阻接入电路，闭合开关S，调节滑片P到适当位置，读出电流表示数记入表中断开开关S，小明用20Ω的电阻替换10Ω的电阻，闭合开关S，移动滑片P使滑动变阻器接入电路阻值_______（选填“增大”或“减小”）他这样操作的目的是_________________________．

表2

实验次序	1	2	3	4
R/Ω	10	20	30	50
I/A	0.60	0.30	0.20	0.12

b、表2是小明提交的实验数据，老师指出有一组数据不符合实际，你认为这是实验次序_____的数据，选出的理由是_____________________．若不更换实验器材，在实验过程为了能够利用上述4个定值电阻，顺利得到4组I、R数据，所保持不变的电压U₀的取值范围应满足___________．

Answer

见解析 0.5 电阻一定，通过导体的电流与导体两端电压成正比 RB>RC>RA 增大 控制R两端的电压不变 4 电路最小电流为0.15A，不可能到0.12A 7.5V—15V

【解析】

（1）由于要求滑片P向左移动时电压表示数变大，即滑动变阻器连入电路的电阻变小，所以应将变阻器P以左电阻连入电路中，将开关的右接线柱与变阻器A接线柱连接，如下：

（2）根据题意知道，第3次实验时电流表的读数如图丙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，则此时流经电阻的电流为0.5 A，分析表一这些数据发现，在误差允许的范围内，每次导体两端的电压和导体的电流的比值都近似等于10，故,得出结论是：在电阻一定的情况下，流经导体的电流和导体两端的电压成正比；

（3）由于图a表示定值电阻的I-U图象，且是正比例图线，所以B点电阻与a、b相交处电阻相等，由图线b知道，灯泡的电阻随着灯泡两端的电压变大而变大，所以RA＜RC＜R交点，即RA＜RC＜RB ；

（4）a、根据串联分压原理知道，将定值电阻由10Ω改接成20Ω的电阻时，定值电阻的电压随着阻值的增大而增大；由于探究电流与电阻的实验中需要控制定值电压不变，所以，应该增大滑动变阻器分得的电压，即应增大滑动变阻器连入电路中的电阻，使电压表的示数控制不变；

b、由于变阻器的最大电阻为70Ω，当接入70Ω的电阻时，电路的最大电阻是：R串 =70Ω+50Ω=120Ω，由欧姆定律知道，此时电路中的最小电流：=0.15A＞0.12A，所以，实验次序4中数据不符合实际；

电流表量程为0-3A，滑动变阻器的规格是“70Ω 1.5A”，表示变阻器允许通过的最大电流为1.5A，故电路中通过的最大电流为1.5A，此时电路中的电阻最小，对应的最小定值电阻为10Ω，变阻器分得的电压也最小，电压表示数最大，由欧姆定律，电压表控制不变的最大电压为：UV大 =I大 R1 =1.5A×10Ω=15V；

设电压表控制的小电压为UV小 ，由串联电路的规律和分压原理知道：，

又因为当最大的定值电阻接入时，变阻器连入电路中的电阻也应最大，即，

故解得：UV小 =7.5V，

所以，若不更换实验器材，在实验过程中小明为了能够利用上述4个定值电阻，顺利得到4组I、R数据，完成实验，所保持不变的电压U0 的取值范围应满足7.5V-15V.