Question

小徐同学用如图甲所示的电路探究“电流与电压和电阻的关系”，电源电压恒为15V，滑动变阻器的规格是“60Ω 1A”，阻值为10Ω、20Ω、30Ω、50Ω的定值电阻各一个。电流表、电压表可根据实验需要自由选择量程。

(1)小徐同学首先探究“电阻一定时，电流与电压的关系”

①连接电路时，开关应______，连完电路后，却发现有一根导线连接错误，如图甲所示，请在错误的导线上打“×”，再将这根导线改接到正确的位置；（___________）

②正确连接电路后，应将滑片移至______（选填“A”或“B”）端，闭合开关，发现电流表有示数，电压表无示数，则故障可能是定值电阻___________（选填“短路”或“断路”）；

③实验时小徐将10Ω的定值电阻接入电路，闭合开关S，调节滑动变阻器滑片P，测得实验数据。其中一次电流表的读数如图乙所示，则此时流过电阻的电流为_______A。将其余电阻依次接入电路，重复上述实验，得出结论：电阻一定时，电流与电压成正比。

(2)小徐同学继续探究“电压一定时，电流与电阻的关系”

①他将10Ω的电阻接入电路中，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格中，断开开关S，保持滑片不动，小徐用20Ω的电阻替换10Ω的电阻，闭合开关 S，滑动变阻器滑片P应向____（选填“左”或“右”）移动，才能完成实验；

②表格记录了小徐的实验数据，其中有一组数据是编造的，你认为编造的实验数据的序号是______。

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

若不更换原有实验器材，且保证四个定值电阻分别接入电路时均能完成实验，小徐采取的操作不可行的是（__________）

A.只将定值电阻两端电压U₀调到 8V

B.只将电源电压降低到8V

C.只将10Ω的电阻与滑动变阻器串联

Answer

断开 B 短路 0.5 右 4 C

【解析】

(1)①[1]为了保护电路，连接电路时，开关应断开。

[2]原电路中，电阻与电流并联后与电压表串联是错误的，电阻应与电流表串联，电压表与电阻并联，如下图所示：

②[3]正确连接电路后，应将滑片移至变阻器的阻值最大处，即B端。

[4]闭合开关，移动滑片，电流表有示数，说明电路为通路，电压表无示数，则故障可能是定值电阻短路。

③[5]电流表的示数如图乙，电流表选用小量程，分度值为0.02A，电流表的示数是0.5A。

(2)①[6]根据串联分压原理可知，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；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，根据串联分压可知应移动滑片P使滑动变阻器接入电路的阻值增大，滑片P向右端移动。

②[7]当变阻器的最大电阻连入电路时，由串联电路的规律及欧姆定律，电路的最小电流为

I小= ≈0.14A＞0.12A

实验次序4的数据不符合实际。

[8]由表中数据可知，电压表的示数为

U=IR=0.6A×10Ω=6V

探究电流和电阻的关系实验，选择电压表的大量程和电流表的大量程，滑动变阻器的规格是“60Ω 1A”，表示变阻器允许的最大电流为1A，根据串联电路电流的规律，电路中允许通过的最大电流为1A，此时电路中的总电阻最小，所对应的定值电阻为最小电阻

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为

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，根据串联电路电压的规律和分压原理

上式等号左边为一定值，故等号右边也为一定值，当变阻器的最大电阻为60Ω接入电路中时，对应的定值电阻最大为50Ω，即

控制的最小电压为

UV=6.81V

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的取值范围是

6.81V≤U0≤10V

A．只将定值电阻两端电压U0调到8V，可行，不符合题意；

B．只将电源电压降低到8V，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，根据串联电路电压的规律和分压原理

上式等号左边为一定值，故等号右边也为一定值，当变阻器的最大电阻为60Ω接入电路中时，对应的定值电阻最大为50Ω，即

控制的最小电压为

=3.63V

这种方法可行，不符合题意；

C．探究电流和电阻的关系，需要改变电阻的阻值，只将10Ω的电阻与滑动变阻器串联，只能测量一组数据，无法完成实验，不可行，符合题意。

故选C。