Question

3．如圖甲是某實驗小組探究“電流與電壓、電阻關(guān)系”的電路圖，使用的實驗器材有：電壓為6V的電源、電流表、電壓表各一個，開關(guān)一個，5Ω、10Ω、15Ω、30Ω的定值電阻各一個，規(guī)格為“20Ω 1A”的滑動變阻器一個，導(dǎo)線若干．

（1）連接電路時，開關(guān)應(yīng)當(dāng)斷開．
（2）小新將實物連接成如圖所示電路，其中有一處連線錯誤，請你在連接錯誤的導(dǎo)線上畫“×”并改正．
（3）在探究電流與電阻的關(guān)系時，當(dāng)把5Ω的電阻換成10Ω后，閉合開關(guān)，電壓表示數(shù)將變大（選填“變大”或“變小”），此時應(yīng)將滑片P向B（選填“A”或“B”）端移動，使電阻兩端電壓恢復(fù)原來值，此時電流表示數(shù)（圖乙）是0.3A，電阻兩端電壓3V．
（4）該小組用30Ω的電阻替換15Ω的電阻進行了第4次實驗，發(fā)現(xiàn)電阻兩端電壓不能調(diào)到設(shè)定的電壓，實驗無法進行下去，為完成第4次實驗，同學(xué)們提出了下列解決方案，其中正確的是C．
A．將電壓表的量程換為0～15V        
B．換成電壓為12V的電源
C．更換最大阻值大于30Ω的滑動變阻器         
D．可將定值電阻兩端的電壓調(diào)為1.5V．

Answer 1

分析 （1）為保護電路，連接電路時，開關(guān)應(yīng)當(dāng)斷開；
（2）變阻器按一下一上接入電路中；
（3）根據(jù)控制變量法，研究電流與電阻的關(guān)系時，需控制定值電阻的電壓相同，當(dāng)換上大電阻時，根據(jù)分壓原理確定電壓表示數(shù)的變化，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律結(jié)合分壓原理確定滑片移動的方向；根據(jù)圖乙電流表小量程讀數(shù)，由歐姆定律求電壓大�。�
（4）正確理解：電阻兩端電壓不能調(diào)到設(shè)定的電壓，實驗無法進行下去的含義；
根據(jù)串聯(lián)電壓的規(guī)律求變阻器分得的電壓，根據(jù)分壓原理，求變阻器連入電路中的電阻確定變阻器的規(guī)格．

解答 （1）連接電路時，開關(guān)應(yīng)當(dāng)斷開；
（2）原電路中，變阻器同時將上面兩個接線柱連入了電路中，是錯誤的，變阻器按一下一上接入電路中，如下所示：

（3）在探究電流與電阻的關(guān)系時，當(dāng)把5Ω的電阻換成10Ω后，閉合開關(guān)，根據(jù)分壓原理，電壓表示數(shù)將 變大，因探究電流與電阻的實驗中應(yīng)控制電壓不變，應(yīng)保持電阻兩端的電壓不變，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律可知應(yīng)增大滑動變阻器分得的電壓，由分壓原理，應(yīng)增大滑動變阻器連入電路中的電阻，所以滑片應(yīng)向B端移動，使電阻兩端電壓恢復(fù)原來值，此時電流表示數(shù)（圖乙）所示，圖中電流表選用小量程，分度值為0.02A，示數(shù)數(shù)0.3A，根據(jù)歐姆定律，電阻兩端電壓：
U=IR=0.3A×10Ω=3V．
（4）該小組用30Ω的電阻替換15Ω的電阻進行了第4次實驗，發(fā)現(xiàn)電阻兩端電壓不能調(diào)到設(shè)定的電壓，即變阻器最電阻連入電路中時，電壓表示數(shù)高于3V，故將定值電阻兩端的電壓調(diào)為1.5V是錯誤的，D錯誤；同時也說明電源電壓太高了，即B錯誤；
根據(jù)串聯(lián)電壓的規(guī)律，變阻器分得的電壓為：
U_滑=U-U_表=6V-3V=3V，變阻器分得的電壓等于電壓表示數(shù)，根據(jù)分壓原理，變阻器連入電路中的電阻等于定值電阻的大小，即換用最大阻值至少為為30Ω的滑動變阻器；
故選C．
故答案為：（1）斷開；（2）如上所示：（3）變大；B；0.3；3；（4）C．

點評 本題探究電流與電壓、電阻關(guān)系，考查注意事項、電路的連接、操作過程、歐姆定律的運用及對實驗的要求．