Question

在探究“电流与电阻的关系”实验中，电源电压为30V且保持不变，滑动变阻器上标有“25Ω 3A”字样，实验中所用的四个定值电阻的阻值分别为10Ω、15Ω、25Ω、30Ω。

(1)设计好电路后，应____开关连接电路，闭合开关前，调节滑动变阻器滑片至______；

(2)小明在a、b间依次接入不同阻值的电阻，其中在接入15Ω的电阻时，调节滑动变阻器的滑片后，读出了电流表的示数，如图所示为_____A；

(3)断开开关，保持滑片的位置不变，用25Ω的电阻替换15Ω的电阻，闭合开关，要得到正确的实验结论，应将滑片向______端移动（选填“左”或“右”），直到电压表的示数为_____V，此时电流表示数为_________A；

(4)断开开关，再用30Ω的电阻替换25Ω的电阻继续实验时，无论怎样移动滑动变阻器的滑片都不能完成此次探究，为了能够得到这组数据，测量出与前面更换电阻两端电压相同时，“30Ω”的定值电阻对应的电流，小明设计了如下调整方案，请帮助他填写完整：在电路中串联一个电阻，则串联的电阻的阻值范围是______Ω至________Ω；

(5)小青又用此电路图进行“伏安法测电阻”，如果考虑到电流表本身有一定的电阻（有分压作用），电压表本身也有一定的电阻（有分流作用），则测量值比真实值_____（选填“偏大”、“偏小”或“相同”）；如果电压表和电流表的读数分别为U和I，而它们自身电阻分别为R_V和R_A，则R_x更准确的表达式为_____（数学表达式用已知字母表示）。

Answer

断开 阻值最大处 1 左 15 0.6 5 30 偏小

【解析】

(1)为防止电路中的电流过大烧坏电路元件，连接电路中时开关应断开；闭合开关前滑动变阻器应处于最大阻值处。

(2)根据电流表正确读数方法读出电路中的电流。

(3)根据串联电路电压的规律和分压原理确定滑片移到的方向；根据电压表示数不变，由欧姆定律求解电流大小。

(4)要探究电流与电阻的关系，需保持电阻两端的电压不变，应用串联电路规律与欧姆定律分析解答。

(5)根据分流原理和并联电路电流求出通过待测电阻的电流，根据欧姆定律求待测电阻大小。

(1)[1]为保护电路，连接电路时，开关应该处于断开状态。

[2]闭合开关前，滑动变阻器应该滑到最大阻值处。

(2)[3]图中电流表选用大量程，分度值为0.1A，示数为1A。

(3)[4]用25Ω的电阻替换15Ω的电阻后，电阻变大，根据分压原理可知，电压表的示数变大，为保持电压表示数不变，由串联电路电压的规律可知，应增大变阻器的电压，则应增大滑动变阻器的阻值，使滑片向左移动。

[5]根据探究电流与电阻的关系的实验时，要保持电压表示数不变，其大小为

[6]此时电流表的示数

(4)[7][8]电源电压为30V，电阻两端电压为15V，滑动变阻器分压为15V，定值电阻两端电压等于变阻器的电压，根据分压原理可知，定值电阻的阻值等于滑动变阻器接入电路的阻值，因定值电阻最大阻值为30Ω，而滑动变阻器最大阻值为25Ω，则需要串联的电阻的阻值最小为5Ω；当滑动变阻器未接入电路时，需要串联的电阻的阻值最大，其最大值为30Ω，故串联的电阻的阻值范围是5Ω至30Ω。

(5)[9]根据并联电路电流的规律，电流表示数大于实验通过待测电阻的电流，根据可知，所测电阻偏小。

[10]根据并联电路的分流原理，则有

根据并联电路电流的规律，则有

待测电阻

由以上三个式子可得