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15V 保持不变，滑动变阻器的规格是“50Ω 1A”，阻值为10Ω、20Ω、30Ω、40Ω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向左移动时电流表示数变大。

（____）

(2)小明同学连上最后一根导线后，就立即看到电流表、电压表指针有明显的偏转，你认为他实验操作的错误之处是：_____。

(3)纠正错误后，小明先探究“电阻R₀一定，电流与电压的关系”，他将10Ω的电阻作为R₀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.分析这些数据，可以得出结论：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_____；

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

(4)小明再探究“电压U₀一定，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_____ （增大/减小），他这样操作的目的是：_____；

实验次序	1	2	3	4
R/Ω	10	20	30	40
I/A	0.60	0.30	0.20	0.15

b.上表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。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_____。

(5)本实验中多次实验的目的是_____。

Answer

见解析 连接电路时开关没有断开 0.50 正比 增大 控制电压表示数不变 4 6.67V～10V 寻找普遍规律

【解析】

(1)[1]由图知道，电压表与电阻并联，当滑片P向左移动时，电流表示数变大，说明电阻变小，即说明滑片以左的电阻丝连入电路中，故电路如下所示：

(2)[2]由于小明同学连上最后一根导线后，就立即看到电流表、电压表指针有明显的偏转，说明连接电路时，开关没有断开；

(3)[3]由图丙知道，第3次实验时，电流表选用大量程，分度值为0.1A，电流大小为0.5A，则此时流经电阻的电流为0.5A；

[4]分析表中数据知道，电压与电流的比值约等于10，即为一定值，由此得出结论是：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；

(4)a．[5]根据串联分压原理知道，将定值电阻由10Ω改接成20Ω的电阻，电阻增大，其分得的电压增大；

[6]探究电流与电阻的实验中应控制电压不变，即应保持电阻两端的电压不变，根据串

联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压，由分压原理，应增大滑动变

阻器连入电路中的电阻，使电压表的示数不变；

b．[7]根据题意知道，变阻器的最大电阻为50Ω，当电阻为40Ω时，由电阻的串联和欧姆定律知道，电路中的最小电流是：

，

即第4组数据不符合实际；

[8]滑动变阻器的规格是“50Ω 1A”，表示变阻器允许的最大电流为1A，由于电流表选用大量程0-3A，根据串联电路电流的规律知道，电路中允许通过的最大电流为1A，由欧姆定律知道，此时电路中的总电阻最小，所对应的定值电阻为最小电阻是：R1 =10Ω，此时变阻器连入电路中电阻最小，分得的电压最小，故电压表的最大示数是：

UV大 =I大R1 =1A×10Ω=10V；

当变阻器的最大电阻连入电路中时，变阻器分得的电压最大，根据串联电路电压的规律，电压表示数最小为UV小 ，根据串联电路电压的规律，变阻器分得的电压是U-UV小，且

-----①，

由于UV小为一定值，故①式左边为一定值，右边也为一定值，故当变阻器连入最大电阻50Ω时，对应的最大定值电阻为40Ω，代入①式解得

UV小 ≈6.67V，

综上，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6.67V-10V；

(5)[9]本实验多次测量的目的是找普遍规律。