Question

【題目】在探究“電流與電壓、電阻的關(guān)系”的過程中，兩小組同學(xué)提出以下猜想：

小組1猜想：電流可能跟電壓成正比；小組2猜想：電流可能跟電阻成反比。為了驗證他們各自的猜想，他們分別設(shè)計了以下實驗：

(1)小組1的做法是：設(shè)計電路如圖，實驗過程如下：

①請你幫他完成圖所示的電路連接_____，此時開關(guān)應(yīng)處于_____（選填“斷開”或“閉合”）狀態(tài)；

②保持定值電阻R=10Ω不變，閉合開關(guān)S后，調(diào)節(jié)滑動變阻器，發(fā)現(xiàn)電流表有示數(shù)，電壓表沒示數(shù)，則發(fā)生故障的原因可能是_____，糾正完電路故障后，得到多組數(shù)據(jù)；

③在分析數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上得出正確結(jié)論。在此實驗中滑動變阻器起到的作用是保護(hù)電路和_____；

(2)小組2選擇了5Ω、10Ω、20Ω、30Ω五個電阻和電壓恒定為6V的電源進(jìn)行實驗，電路圖連接如圖所示。正確的實驗步驟為：

①將5Ω電阻接入電路，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電壓表示數(shù)為2.0V，記下電流表示數(shù)；

②保持滑動變阻器滑片位置不變，將5Ω電阻換成10Ω電阻，閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)將_____（選填“變大”或“變小”），此時應(yīng)將滑動變阻器的滑片向_____（選填“左”或“右”）移動，當(dāng)觀察到電壓表示數(shù)為_____V時，讀出電流表的示數(shù)；

③依次更換20Ω、30Ω的電阻重復(fù)以上實驗，記錄對應(yīng)電流表的示數(shù)。要完成以上實驗，滑動變阻器的電阻最大值至少為_____Ω；

④在分析數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上得出正確結(jié)論。

Answer 1

【答案】斷開； 見解析； 定值電阻短路； 改變定值電阻兩端的電壓； 變大； 右； 2； 60。

【解析】

本題考查電流與電壓、電阻關(guān)系探究的實驗步驟、實物圖連接、實驗結(jié)論及故障判斷，應(yīng)用串聯(lián)電路的特點和歐姆定律。

(1)①[1]滑動變阻器的接線柱應(yīng)是一上一下的接法，電壓表所選的量程為0~15V，因為電源電壓為4.5V。電路連接見圖

[2]為了保護(hù)電路，在接線時，開關(guān)應(yīng)處于斷開狀態(tài)；

②[3]電路是串聯(lián)連接，電流表有示數(shù)，則電路中不會出現(xiàn)斷路，電壓表沒示數(shù)，則故障是定值電阻短路了；

③[4]這個探究中，電阻保持不變電流隨著電壓的改變而改變，而改變定值電阻兩端電壓是通過滑動變阻器來改變的；

(2)②[5]將電阻從5Ω換成10Ω時，變阻器的阻值不變，則電路總電阻變大，根據(jù)歐姆定律，電路中電流變小。那么變阻器兩端的電壓變小，由串聯(lián)電路的分壓關(guān)系得，電壓表的示數(shù)變大；

[6][7]要想電壓表的示數(shù)保持不變，變阻器應(yīng)分去更多電壓。那么變阻器的電阻應(yīng)變大，所以滑片要向右移動；直到電壓表示數(shù)又為2.0V，記下示數(shù)；

③[8]定值電阻的阻值從小變大的過程中，要保持電壓表的示數(shù)不變，滑動變阻器接入電路的阻值應(yīng)越來越大。當(dāng)定值電阻的阻值為30Ω時，滑動變阻器接入電路的阻值最大。此時定值電阻R1=30Ω，定值電阻兩端的電壓U1=2V，滑動變阻器兩端的電壓

U2=UU1=6V2V=4V，

根據(jù)串聯(lián)電路的特點有

U1:U2= R1:R2，

即是

2V:4V=30Ω:R2

所以變阻器接入電路的電阻

R2=60Ω，

那么滑動變阻器的最大阻值至少為60Ω。