Question

【题目】在“探究电流与电阻的关系”实验中，现有器材如下：电源（电压恒定但未知），四个定值电阻R1（5Ω）、R2（10Ω）、R3（15Ω）、R4（20Ω），标有“×Ω1A”的滑动变阻器（阻值模糊不清），电压表（可用量程：0～3V、0～15V），电流表（可用量程：0～0.6A），导线、开关．
（1）设计并正确连接如图甲所示的电路，把定值电阻R1接入图甲中的A、B 两点之间，将滑动变阻器的滑片移到最（选填“左”或“右”）端，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为2V 时，电流表的示数应为A．
（2）用R2直接替换R1 ， 闭合开关，电压表示数（选填“大于”、“等于”或“小于”）2V，需要向（选填“左”或“右”）移，才能使电压表示数回到2V．
（3）重复（1）的实验步骤，分别再用定值电阻R3、R4依次替换R2 ， 根据所得的四次试验数据绘制出I﹣R 图象，如图乙所示，由图象可得出的结论是：在导体两端电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成 ．
（4）当使用定值电阻R4进行实验时，刚一闭合开关，就发现电压表示数恰好为2V，为了用以上四个定值电阻完成实验且确保电路安全，应控制A、B 两点之间的电压在范围内．
（5）在使用定值电阻R1和R4进行实验过程中，读取数据时，滑动变阻器消耗的电功率之比为 ．
（6）若实验中发现R3电阻已损坏，临时用3V0.6W 小灯泡替代该电阻，在原来实验要求不变情况下（保持2V 不变），还能完成此实验吗？（请说明原因） ．

Answer 1

【答案】
（1）右；0.4
（2）大于；右
（3）反比
（4）2V﹣3V
（5）4：1
（6）不能，因为2V 时灯丝温度小于3V 灯丝温度，此时灯丝电阻小于15Ω
【解析】解：（1）闭合开关前，需将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处，故将滑片移到最右端；电流表的示数：I= = =0.4A；（2）根据串联分压原理可知，用R2直接替换R1 ， 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，应保持电阻两端的电压不变，根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压，由分压原理，应增大滑动变阻器连入电路中的电阻，所以滑片应向右端移动，使电压表的示数为2V．（3）根据图乙中4个点的坐标，由欧姆定律I= 的变形公式：U=IR=0.4A×5Ω=0.2A×10Ω=﹣﹣﹣﹣=2V，在导体两端电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比；（4）因为R4的阻值最大，因此当R4接入电路时，电压表示数刚好为2V，说明R4两端的最小电压为2V，因此为了用以上四个定值电阻完成实验且确保电路安全，应控制A、B两点之间的电压在大于2V范围内；由于电流表的量程为0.6A，因此定值电阻两端允许的最大电压：U最大=I最大R1=0.6A×5Ω=3V；故A、B两点之间的电压范围为2V～3V；（4）根据图乙可知，当R1接入电路时，电路电流为0.4A；当R4接入电路时，电路电流为0.1A；因为定值电阻两端电压相等，电源电压不变，因此滑动变阻器两端电压也相等；由P=UI可得，滑动变阻器消耗的电功率之比：P1：P4=I1：I4=0.4A：0.1A=4：1．（6）根据P=UI= ，3V0.6W 灯的电阻：R= =15Ω，即在3V时灯的电阻大小，通过灯的电流随电压的增大而变大，根据P=UI，灯的功率变大，灯丝的温度升高，灯丝的电阻变大，故灯2V 时灯丝温度小于3V 灯丝温度，此时灯丝电阻小于15Ω．所以答案是：（1）右； 0.4； （2）大于；（3）反比；（4）2V﹣3V；（5）4：1；（6）不能，因为2V 时灯丝温度小于3V 灯丝温度，此时灯丝电阻小于15Ω．
【考点精析】本题主要考查了影响电阻大小的因素的相关知识点，需要掌握决定电阻大小的因素：导体的电阻是导体本身的一种性质，它的大小决定于导体的：材料、长度、横截面积和温度．（电阻与加在导体两端的电压和通过的电流无关）才能正确解答此题．