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    18．甲、乙两小组探究“电流与电压和电阻的关系”．实验室提供的实验器材有：电源（电压恒为4.5V），电流表、电压表各一个，开关一个，四个定值电阻（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω），两只滑动变阻器（规格分别为“20Ω 2A”和“50Ω 1A”），小灯泡一只（正常发光时电压为2.5V），导线若干．

    （1）甲小组探究“电流与电压的关系”：
    ①请你根据图甲的电路图用笔画线代替导线将图乙中的实物电路连接完整．
    ②连接电路时，开关应当断开；开关闭合前，滑动变阻器的滑片P应该滑至最右（左/右）端．
    ③他们将5Ω的电阻接入电路，检查无误后闭合开关，发现电压表无示数，电流表有示数，造成这一现象的原因可能是定值电阻短路（或电压表短路、或电压表断路）（写出一条即可）．
    ④排除故障后进行实验得到的数据如下表，由此可得到的实验结论是电阻一定时，电流与电压成正比；．
    电压U/V1.01.53.0
    电流I/A0.20.30.6
    （2）乙小组探究“电流与电阻的关系”：
    ①将5Ω的电阻接入电路，检查无误后闭合开关，移动滑片，使电压表的示数为1.5V，并记下相应的电流值．当R的电阻由5Ω更换为10Ω时，滑片应向右（填“左”或“右”）端移动直到电压表的示数为1.5V，读出电流表的示数．
    ②为了完成用四个定值电阻进行的实验，应选择滑动变阻器的规格是“50Ω1A”．
    ③他们用小灯泡替换定值电阻，移动滑片，使小灯泡正常发光，电流表示数如图丙所示，则小灯泡正常发光时的电阻约为7.4Ω（保留一位小数）．

    分析 （1）①按照图甲的电路图，将图乙中还未连入的电压表和滑动变阻器接入电路，电压表应并联到定值电阻两端，滑动变阻器按照“一上一下”连入电路；
    ②连接电路时，为保护电路，开关应断开，滑动变阻器连入电路中的电阻最大；
    ③电流表有示数，表明电流表所在电路接通；电压表无示数表明电阻短路，或电压表断路，或电压表短路；
    ④分析数据得出结论；
    （2）①要探究电流和电阻之间关系，必须保持电阻两端的电压不变，根据分压原理和串联电路电压的规律确定滑片移动的方向；
    ②由串联电路电压规律和分压原理求出滑动变阻器接入电路的阻值，进而选择合适的滑动变阻器；
    ③确定电流表选择的量程和分度值，读出示数，由欧姆定律求电阻大小．

    解答 解：（1）①把定值电阻、滑动变阻器串联接入电路，电压表并联在电阻两端，滑动变阻器已接了左下的接线柱，所以应将其上面的一个接线柱接入电路中，如下图所示：

    ②连接电路时，为保护电路，开关应断开，滑动变阻器连入电路中的电阻最大，即滑片移动到最右端；
    ③电流表有示数，表明电路接通；电压表无示数表明定值电阻短路，电压表相当与和一段导线并联，故无示数；或者电压表断路（或电压表短路）．
    ④分析数据可知，当电压为原来的几倍，通过的电流也变为原来的几倍，故得出结论是：电阻一定时，电流与电压成正比．
    （2）①用10Ω的电阻替代5Ω的电阻，定值电阻变大，根据分压原理，电压表示数变大，因研究电流与电阻的关系时，要控制定值电阻的电压不变，应减小定值电阻的电压，根据串联电路电压的规律，应增大变阻器分得的电压，由分压强原理，就要增大变阻器连入电路中的电阻大小，即滑片向右移动，直到定值电阻两端电压为1.5V；
    ②由图可知，R=20Ω的定值电阻和滑动变阻器串联，电压表测定值电阻两端的电压，因电压表示数保持1.5V不变，根据串联电路电压的规律，变阻器分得的电压为4.5V-1.5V=3V，即变阻器分得的电压是定值电阻的$\frac{3V}{1.5V}$=2倍，根据分压强原理，变阻器连入电路中的阻值为定值电阻的2倍，为2×20Ω=40Ω时，即变阻器的最小阻值，故为了完成用四个定值电阻进行实验，应选择滑动变阻器的规格是“50Ω 1A”（因电流表选用小量程，故电路中电流不会超过0.6A＜1A）．
    ③当小灯泡正常发光时，其两端的电压U=2.5V，电流表选择0～0.6A量程，分度值为0.02A，示数为0.34A，即I=0.34A，小灯泡正常发光时的电阻约为R=$\frac{U}{I}=\frac{2.5V}{0.34A}$=7.4Ω．
    故答案为：（1）①见上图；②断开；右；
    ③定值电阻R短路（或电压表短路、或电压表断路）；④电阻一定时，电流与电压成正比；
    （2）①右；1.5；②“50Ω  1A”；③7.4．

    点评 此题为探究“电流与电压和电阻的关系”实验，考查学生对电路的连接、电路故障的分析、数据分析能力、操作过程、电阻的计算、器材的选择及控制变量法的运用等知识，综合性强，难度较大，是中考常见题型．

    练习册系列答案
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