Question

16．如圖是某實驗小組探究“電流與電壓、電阻關(guān)系”的電路圖，他們所用的電源電壓為4V，滑動變阻器的規(guī)格為“10Ω 1A”．
（1）本實驗采用控制變量法（填物理方法）．
（2）探究電流與電壓的關(guān)系時，所測得的幾組電流、電壓值如表．他們所用的定值電阻阻值為5Ω；實驗結(jié)論：電阻一定時，電流與電壓成正比．

電壓/V	2	2.5	3
電流/A	0.4	0.5	0.6

（3）探究電流與電阻的關(guān)系時，他們的實驗步驟如下：
①在電路中介入阻值為5Ω的定值電阻，移動滑動變阻器的滑片，使得電壓表示數(shù)為2.5V，記錄電流表示數(shù)．
②將5Ω定值電阻更換為10Ω定值電阻再閉合開關(guān)，他們應(yīng)該將滑動變阻器的阻值調(diào)大（選填“調(diào)大”、“調(diào)小”）直到電壓表示數(shù)為V，再記錄電流表示數(shù)．
③將10Ω定值電阻更換為20Ω定值電阻再閉合開關(guān)，他們調(diào)節(jié)滑動變阻器的阻值，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)始終不能變?yōu)闉?.5V，下列原因中不可能的一項是C．
A、滑動變阻器最大阻值過小    B、所替換的定值電阻阻值過大
C、電源電壓過低                    D、控制不變的電壓設(shè)定過低
為了解決③中的問題，小明提供的方案：將一定值電阻R₀串聯(lián)到電路中（非R所在位置），再在R所在位置換接20Ω或者30Ω的定值電阻完成實驗．下列能滿足小明方案要求的定值電阻為B．
A、5ΩB、10ΩC、15ΩD、20Ω

Answer 1

分析 （1）影響電流的因素有導(dǎo)體兩端電壓與導(dǎo)體電阻，要研究電流與其中一因素的關(guān)系，須讓另一個因素保持不變，這種方法即控制變量法；
（2）根據(jù)R=$\frac{U}{I}$計算，分析表中數(shù)據(jù)，歸納結(jié)論；
（3）①當(dāng)接入電路中的電阻更大時，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn)，其兩端電壓變大，因此須使滑動變阻器接入更大的阻值以分得更多的電壓，直至電壓表的示靈敏為2.5V不變．
②根據(jù)串聯(lián)分壓的知識進(jìn)行判斷，在串聯(lián)電路中電流相等，根據(jù)U=IR，電壓與電阻成正比；
③根據(jù)串聯(lián)電路U₁：U₂=R₁：R₂．計算阻值之間的關(guān)系，再結(jié)合串聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)進(jìn)行計算．

解答 解：（1）影響電流的因素有導(dǎo)體兩端電壓與導(dǎo)體電阻，要研究電流與電壓的關(guān)系，須控制電阻保持不變，因此采用控制變量法；
（2）由表中根據(jù)可知：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2V}{0.4A}$=5Ω；由數(shù)據(jù)可知，表中U與I的比值不變，可得：電阻一定時，導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端電壓成正比；
（3）①將5Ω定值電阻更換為10Ω定值電阻，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn)，定值電阻兩端的電壓會變大，即大于2.5V，因此應(yīng)使滑動變阻器的電阻變大，以分得更多的電壓，直至電壓表的示數(shù)為2.5V是為止；
②A、10Ω定值電阻更換為20Ω定值電阻，根據(jù)實驗要求，要使電壓表示數(shù)為2.5V，則變阻器兩端的電壓U滑=4V-2.5V=1.5V；根據(jù)U₁：U_滑=R₁：R_滑可得滑動變阻器接入電路中的電阻應(yīng)為12Ω，即滑動變阻器的最大值至少為12Ω，因此A不符合題意；
B、所替換的電阻如果過大，根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)，其分得的電壓過高，如果滑動變阻器的最大值過小，也不能使電壓表的示數(shù)2.5V不變，故B不符合題意；
C、電源電壓只要高于2.5V，當(dāng)變阻器接入電路的電阻為零時，電壓表的示數(shù)都會達(dá)到2.5V，因此C符合題意；
D、當(dāng)更換更大阻值的電阻后，根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)，其兩端電壓會更大，如果控制不變的電壓設(shè)定過低，則更加無法達(dá)到設(shè)定電壓，因此D不符合題意；
故選C．
當(dāng)接入電路的電阻R=30Ω時，根據(jù)實驗要求，其兩端電壓U=2.5V
電路總電阻R_串=$\frac{{U}_{總}}{I}$=$\frac{{U}_{總}}{\frac{U}{R}}$=$\frac{4V}{\frac{2.5V}{30Ω}}$=48Ω
R₀電阻R₀=R_串-R-R_滑=48Ω-30Ω-10Ω=8Ω＞5Ω．故選B．
故答案為：（1）控制變量法；（2）5；正比；（3）②大；③C；B．

點(diǎn)評 本題考查的是探究電流與電壓的系，要明確實驗采用的方法，掌握串聯(lián)電路的特點(diǎn)，綜合性較強(qiáng)．