Question

小欣同学在做“探究电流与电压、电阻的关系”实验时，准备以下器材：电源电压为4.5V且保持不变，电流表（0~0.6A）、电压表（0~3V）、滑动变阻器（20Ω  1A）、五个定值电阻（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω）、开关、导线若干。根据如图的电路图进行实验

（1）导线连接之前，开关S应该_________（选填“断开”、“闭合”）；

（2）将电路连接正确后，闭合开关，发现电流表无示数，电压表指针有明显偏转，原因可能是__________；

（3）探究电流与电压的关系时，小欣通过调节滑动变阻器滑片P，测出通过定值电阻R的不同电流和对应的电压如下表所示。

实验次数	1	2	3	4	5
电压U/V	0.51	1.01	1.51	2.01	2.51
电流I/A	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5

梁老师看到小欣的数据后说小欣的实验操作中存在问题，并且其中有一组数据是错误的。小欣在实验操作中存在的问题是_____。请你帮他分析出错的是第_________次，原因是________________。去掉出错的实验数据，分析可得到的结论是：当电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成_________比

（4）接着小欣又探究电流与电阻的关系，他只更换定值电阻，其余连接均不变。其实验步骤如下：

①在电路中接入阻值为5Ω的定值电阻，移动滑动变阻器的滑片，使得电压表示数为U₀=2V，记录电流表示数；

②断开开关，用10Ω的定值电阻替换5Ω的定值电阻再闭合开关，他应该将滑动变阻器的阻值_________（选填“调大”或“调小”）直到电压表示数为U₀，再记录电流表示数；

③断开开关，用15Ω的定值电阻替换10Ω的定值电阻再闭合开关，他调节滑动变阻器的阻值，发现电压表示数始终不能调为U₀。

为完成五次探究，小欣设计了如下三个调整方案，你认为不可行的是（_____________）

A.如果只调整电压表的示数，则应控制电压表示数U₀的范围为2.5V~3V；

B.如果只更换滑动变阻器，则更换的滑动变阻器最大阻值不小于25Ω，最大电流不小于0.4A；

C.如果只更换电源，则更换的电源电压范围是2V-3.6V。

Answer

断开 电阻R断路 编造数据 1 电路中的最小电流大于0.1A 正 增大 B

【解析】

(1)[1]为保护电路，连接导线时，开关S应该断开；

(2)[2]由于电流表示数为0，说明电路可能断路；电压表有明显偏转，说明示数接近电源电压，即电压表与电源连通，即与电压表并联的支路以外的电路是完好的，与电压表并联的电阻R断路；

(3)[3]探究电流与电压的关系时，要控制电阻不变，由表中数据，由欧姆定律知道，电阻是：

，

变阻器的最大电阻为20Ω，由电阻的串联和欧姆定律知道，电路中的最小电流是：

，

所以，操作中存在的问题是编造数据；

[4][5]由以上分析知道，出错的是第1次，原因是电路中的最小电流大于0.1A；

[6]去掉出错的实验数据知道，电压与电流之比为一定值，所以，分析可得到的结论是：当电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比；

(4)[7]探究电流与电阻的关系，要控制电阻的电压不变：

①在电路中接入阻值为5Ω的定值电阻，移动滑动变阻器的滑片，图丙中电压表选用小量程，分度值为0.1V，电压表示数为1V，U0 =2V，记录电流表示数；

②根据串联分压原理知道，将定值电阻由5Ω改接成10Ω的电阻，电阻增大，其分得的电压增大；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，由串联电路电压的规律知道，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，直到电压表示数为U0，再记录电流表示数；

[8] A．由串联电路电压的规律和分压原理知道：

由此可知，当电源电压U、定值电阻的电压UV 一定时，变阻器的电阻随定值电阻的增大而增大；当电阻为R定5 =25Ω时，所需滑动变阻器的阻值最大为R滑大 =20Ω，根据串联电阻的规律知道，总电阻是：

R=R定5 +R滑大5 =25Ω+20Ω=45Ω，

此时电流中的电流是：

，

由欧姆定律，则此时电压表的示数是：

U表 =IR定5 =0.1A×25Ω=2.5V，

即为应控制a、b间的最小电压为2.5V，最大电压不超过3V，故A可行，不符合题意；

B．电源电压为4.5V，电阻两端电压为2V，滑动变阻器分压为2.5V，变阻器的电压为定值电阻两端电压的1.25倍，根据分压原理，变阻器的电阻为定值电阻的1.25倍，故则更换的滑动变阻器最大阻值不小于

25Ω×1.25=31.25Ω，

故B不可行，符合题意；

C．当变阻器全部电阻20Ω连入电路时，此时对应的定值电阻应最大为25Ω，电源电压最大，根据分压原理，变阻器的电压是：

，

所以最大电源电压为2V+1.6V=3.6V，最小为2V，更换的电源电压范围是2V～3.6V，C可行，不符合题意。