登录
3. (2024·德州)探究电流与电阻的关系时,实验器材有:学生电源、电流表、电压表、滑动变阻器(20 Ω 2 A)、开关一个、定值电阻5个(5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω、50 Ω)、导线若干.
(1)请用笔画线代替导线将图甲中的实物电路图连接完整,要求:滑片P向右移动时电压表示数变大,导线不交叉.
(2)连接好电路,将电源电压调至4.5 V,滑动变阻器接入电路的阻值调到最大,闭合开关S,移动滑片P,发现电流表无示数,电压表示数始终接近电源电压.导致这一现象的原因可能是（
A. 滑动变阻器断路
B. 定值电阻R断路
C. 定值电阻R短路
(3)排除故障后利用前4个定值电阻进行实验,图乙是根据实验数据得到的I-R图像.
①其中阴影部分的面积表示的物理量是
②由图乙可得出结论:在电压一定时,
(4)实验时更换阻值为50 Ω的定值电阻后,无论怎样移动滑动变阻器的滑片都不能使电压表示数达到设定的数值.为了能完成这次实验,下列措施可行的是（
A. 调高电源电压
B. 将电压表改接到滑动变阻器两端
C. 在电源和开关之间串联一个阻值为15 Ω的电阻
(1)请用笔画线代替导线将图甲中的实物电路图连接完整,要求:滑片P向右移动时电压表示数变大,导线不交叉.
(2)连接好电路,将电源电压调至4.5 V,滑动变阻器接入电路的阻值调到最大,闭合开关S,移动滑片P,发现电流表无示数,电压表示数始终接近电源电压.导致这一现象的原因可能是（
B
）A. 滑动变阻器断路
B. 定值电阻R断路
C. 定值电阻R短路
(3)排除故障后利用前4个定值电阻进行实验,图乙是根据实验数据得到的I-R图像.
①其中阴影部分的面积表示的物理量是
定值电阻两端的电压
,其值为3 V
.②由图乙可得出结论:在电压一定时,
通过导体的电流与导体的电阻成反比
.(4)实验时更换阻值为50 Ω的定值电阻后,无论怎样移动滑动变阻器的滑片都不能使电压表示数达到设定的数值.为了能完成这次实验,下列措施可行的是（
C
）A. 调高电源电压
B. 将电压表改接到滑动变阻器两端
C. 在电源和开关之间串联一个阻值为15 Ω的电阻
答案
3. (1)
(2)B (3)①定值电阻两端的电压 3 V ②通过导体的电流与导体的电阻成反比 (4)C解析:(1)由题意可知,电阻R应与滑动变阻器串联,电压表测电阻R两端的电压;滑片P向右移动时电压表示数变大,根据串联电路分压规律可知,滑动变阻器两端的电压变小,滑动变阻器接入电路的阻值变小,故滑动变阻器选用右下接线柱与电阻R右端接线柱相连,如答图所示. (2)闭合开关S,移动滑片P,发现电流表无示数,说明电路可能断路,电压表示数始终接近电源电压,说明电压表与电源正、负极相连,则与电压表并联的电路断路了,即导致这一现象的原因可能是定值电阻R断路. (3)①由题图乙可知,阴影部分的面积是电流和电阻的乘积,所以表示的物理量是定值电阻两端的电压,其值为$0.2\ \mathrm{A}×15\ \Omega=3\ \mathrm{V}$. ②由题图乙可知,定值电阻两端的电压为定值,故可得出结论:在电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比. (4)实验时更换阻值为50 Ω的定值电阻后,无论怎样移动滑片都不能使电压表示数达到设定的数值,原因是滑动变阻器的最大阻值太小或电源电压太大,为了能完成这次实验,滑动变阻器的最大阻值应满足关系式$\frac{U-U_\mathrm{V}}{R_{\mathrm{滑大}}}=\frac{U_R}{R}$,即$\frac{4.5\ \mathrm{V}-3\ \mathrm{V}}{R_{\mathrm{滑大}}}=\frac{3\ \mathrm{V}}{50\ \Omega}$,解得$R_{\mathrm{滑大}}=25\ \Omega$,题中的滑动变阻器最大阻值为20 Ω,则在电源和开关之间串联一个阻值不小于$25\ \Omega-20\ \Omega=5\ \Omega$的电阻即可完成这次实验,C正确;若调高电源电压,滑动变阻器分得的电压更大,需要接入电路的阻值更大,故为完成实验,应降低电源电压,A错误;将电压表改接到滑动变阻器的两端,并不能改变滑动变阻器的最大阻值,所以不能完成这次实验,B错误.
解析
【分析】
我们一步步梳理这道实验题的解题思路：
1. 第(1)问：首先明确电路逻辑，定值电阻R和滑动变阻器串联，电压表测R两端电压。题目要求滑片P向右移动时电压表示数变大，说明R两端电压升高，根据串联分压规律，滑动变阻器分得的电压要变小，因此滑动变阻器接入电路的电阻需要变小，所以选择滑动变阻器的右下接线柱和定值电阻R的右端接线柱相连，就能满足滑片右移时接入电阻变小的要求，同时保证导线不交叉。
2. 第(2)问：电流表无示数说明电路大概率是断路故障，电压表示数始终接近电源电压，说明电压表的两个接线柱可以连通到电源正负极，因此和电压表并联的部分也就是定值电阻R发生了断路，对应正确选项。
3. 第(3)问①：图像横坐标是电阻R，纵坐标是电流I，阴影部分的面积是I×R，根据欧姆定律U=IR，这个乘积对应的物理量就是定值电阻两端的电压，代入图中数值0.2A×15Ω即可算出对应电压值。②探究电流和电阻的关系时控制定值电阻两端电压不变，从I-R图像能观察到电阻增大时电流成比例减小，由此可推导得出实验结论。
4. 第(4)问：实验需要控制定值电阻两端电压为3V，电源电压为4.5V，滑动变阻器需要分担1.5V，根据串联分压规律，当接入50Ω定值电阻时，滑动变阻器需要的最大阻值为25Ω，现有滑动变阻器最大阻值只有20Ω，因此需要额外串联一个至少5Ω的电阻即可完成实验，再逐一判断三个选项的可行性即可。
【解析】
(1) 滑片P向右移动时电压表示数变大，由串联分压规律可知，滑动变阻器接入电路的阻值需变小，因此将定值电阻R的右接线柱与滑动变阻器的右下接线柱相连，完成电路连接，连线如参考图所示。
(2) 电流表无示数说明电路断路，电压表示数接近电源电压，说明电压表两端连通电源正负极，故障为与电压表并联的定值电阻R断路，故选B。
(3) ① 阴影部分面积为I×R，由欧姆定律U=IR可知，该物理量是定值电阻两端的电压，代入数值计算得U=IR=0.2A×15Ω=3V。
② 实验中控制定值电阻两端电压保持3V不变，电阻增大时电流随之反比例减小，因此结论为：在电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。
(4) 接入50Ω定值电阻时，若要保持其两端电压为3V，由串联分压$\frac{U_R}{R}=\frac{U-U_R}{R_{滑}}$，代入数据得$\frac{3V}{50Ω}=\frac{4.5V-3V}{R_{滑}}$，解得需要滑动变阻器最大阻值为25Ω，现有滑动变阻器最大阻值仅20Ω，因此串联一个不小于5Ω的电阻即可满足要求，15Ω的电阻符合条件；调高电源电压会进一步增大滑动变阻器所需的接入阻值，不可行；将电压表改接滑动变阻器两端无法解决滑动变阻器最大阻值不足的问题，不可行，故选C。
【答案】
(1) (2)B (3)①定值电阻两端的电压 3 V ②通过导体的电流与导体的电阻成反比 (4)C
【知识点】
探究电流与电阻的关系，电路故障分析，欧姆定律应用
【点评】
本题是探究电流与电阻关系的经典实验题，综合考查了实物电路连接、故障判断、图像信息解读、实验方案优化等多个考点，解题核心是熟练运用串联分压规律分析各部分的电压电阻关系，易错点是第(4)问的实验改进方案判断，需要理清滑动变阻器最大阻值不足的本质原因再逐一排除错误选项。
【难度系数】
0.65
我们一步步梳理这道实验题的解题思路：
1. 第(1)问：首先明确电路逻辑，定值电阻R和滑动变阻器串联，电压表测R两端电压。题目要求滑片P向右移动时电压表示数变大，说明R两端电压升高，根据串联分压规律，滑动变阻器分得的电压要变小，因此滑动变阻器接入电路的电阻需要变小，所以选择滑动变阻器的右下接线柱和定值电阻R的右端接线柱相连，就能满足滑片右移时接入电阻变小的要求，同时保证导线不交叉。
2. 第(2)问：电流表无示数说明电路大概率是断路故障，电压表示数始终接近电源电压，说明电压表的两个接线柱可以连通到电源正负极，因此和电压表并联的部分也就是定值电阻R发生了断路，对应正确选项。
3. 第(3)问①：图像横坐标是电阻R，纵坐标是电流I，阴影部分的面积是I×R，根据欧姆定律U=IR，这个乘积对应的物理量就是定值电阻两端的电压，代入图中数值0.2A×15Ω即可算出对应电压值。②探究电流和电阻的关系时控制定值电阻两端电压不变，从I-R图像能观察到电阻增大时电流成比例减小，由此可推导得出实验结论。
4. 第(4)问：实验需要控制定值电阻两端电压为3V，电源电压为4.5V，滑动变阻器需要分担1.5V，根据串联分压规律，当接入50Ω定值电阻时，滑动变阻器需要的最大阻值为25Ω，现有滑动变阻器最大阻值只有20Ω，因此需要额外串联一个至少5Ω的电阻即可完成实验，再逐一判断三个选项的可行性即可。
【解析】
(1) 滑片P向右移动时电压表示数变大，由串联分压规律可知，滑动变阻器接入电路的阻值需变小，因此将定值电阻R的右接线柱与滑动变阻器的右下接线柱相连，完成电路连接，连线如参考图所示。
(2) 电流表无示数说明电路断路，电压表示数接近电源电压，说明电压表两端连通电源正负极，故障为与电压表并联的定值电阻R断路，故选B。
(3) ① 阴影部分面积为I×R，由欧姆定律U=IR可知，该物理量是定值电阻两端的电压，代入数值计算得U=IR=0.2A×15Ω=3V。
② 实验中控制定值电阻两端电压保持3V不变，电阻增大时电流随之反比例减小，因此结论为：在电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。
(4) 接入50Ω定值电阻时，若要保持其两端电压为3V，由串联分压$\frac{U_R}{R}=\frac{U-U_R}{R_{滑}}$，代入数据得$\frac{3V}{50Ω}=\frac{4.5V-3V}{R_{滑}}$，解得需要滑动变阻器最大阻值为25Ω，现有滑动变阻器最大阻值仅20Ω，因此串联一个不小于5Ω的电阻即可满足要求，15Ω的电阻符合条件；调高电源电压会进一步增大滑动变阻器所需的接入阻值，不可行；将电压表改接滑动变阻器两端无法解决滑动变阻器最大阻值不足的问题，不可行，故选C。
【答案】
(1)
(2)B (3)①定值电阻两端的电压 3 V ②通过导体的电流与导体的电阻成反比 (4)C【知识点】
探究电流与电阻的关系，电路故障分析，欧姆定律应用
【点评】
本题是探究电流与电阻关系的经典实验题，综合考查了实物电路连接、故障判断、图像信息解读、实验方案优化等多个考点，解题核心是熟练运用串联分压规律分析各部分的电压电阻关系，易错点是第(4)问的实验改进方案判断，需要理清滑动变阻器最大阻值不足的本质原因再逐一排除错误选项。
【难度系数】
0.65
1. 在如图所示的电路中,电源电压保持不变.闭合开关S,将滑动变阻器的滑片向右移动.下列说法正确的是 （
A.灯泡变亮
B.电压表$\mathrm{V}_{1}$的示数变大
C.电压表$\mathrm{V}_{2}$与电流表$\mathrm{A}_{2}$示数的乘积变小
D.电压表$\mathrm{V}_{1}$与电流表$\mathrm{A}_{1}$示数之比不变
C
）A.灯泡变亮
B.电压表$\mathrm{V}_{1}$的示数变大
C.电压表$\mathrm{V}_{2}$与电流表$\mathrm{A}_{2}$示数的乘积变小
D.电压表$\mathrm{V}_{1}$与电流表$\mathrm{A}_{1}$示数之比不变
答案
1. C
解析:由题图可知,灯泡与滑动变阻器串联,电压表$\mathrm{V}_1$测电源电压,电压表$\mathrm{V}_2$测灯泡两端的电压,两个电流表都测电路中的电流,在滑片向右移动的过程中电压表$\mathrm{V}_1$的示数不变,B错误;将滑片向右移动,滑动变阻器接入电路的电阻变大,电路中的总电阻变大,根据欧姆定律可得,电路中的电流变小,即电流表$\mathrm{A}_1$、$\mathrm{A}_2$的示数变小,根据串联电路分压规律可知,灯泡分得的电压变小,则灯泡的亮度变暗,电压表$\mathrm{V}_2$的示数变小,即电压表$\mathrm{V}_2$与电流表$\mathrm{A}_2$示数的乘积变小,A错误,C正确;电压表$\mathrm{V}_1$示数不变,电流表$\mathrm{A}_1$示数变小,所以电压表$\mathrm{V}_1$与电流表$\mathrm{A}_1$示数之比变大,D错误.
解析:由题图可知,灯泡与滑动变阻器串联,电压表$\mathrm{V}_1$测电源电压,电压表$\mathrm{V}_2$测灯泡两端的电压,两个电流表都测电路中的电流,在滑片向右移动的过程中电压表$\mathrm{V}_1$的示数不变,B错误;将滑片向右移动,滑动变阻器接入电路的电阻变大,电路中的总电阻变大,根据欧姆定律可得,电路中的电流变小,即电流表$\mathrm{A}_1$、$\mathrm{A}_2$的示数变小,根据串联电路分压规律可知,灯泡分得的电压变小,则灯泡的亮度变暗,电压表$\mathrm{V}_2$的示数变小,即电压表$\mathrm{V}_2$与电流表$\mathrm{A}_2$示数的乘积变小,A错误,C正确;电压表$\mathrm{V}_1$示数不变,电流表$\mathrm{A}_1$示数变小,所以电压表$\mathrm{V}_1$与电流表$\mathrm{A}_1$示数之比变大,D错误.
解析
【分析】
解题时首先要先简化电路判断连接方式：将电压表等效为开路、电流表等效为导线，可得出灯泡和滑动变阻器为串联关系。接下来逐一确认各电表的测量对象：电压表V1直接并联在电源两端，测量电源总电压；两个电流表A1、A2都串联在电路中，都测量串联电路的电流；电压表V2并联在灯泡两端，测量灯泡的分压。之后分析滑片右移的变化：滑片向右移动时滑动变阻器接入电路的电阻变大，电路总电阻随之变大，结合电源电压不变的条件，用欧姆定律可推导出电路电流变小，再结合串联分压规律、电功率相关知识逐一验证四个选项的正误即可。
【解析】
1. 先明确电路基础属性：
灯泡与滑动变阻器串联，V1测电源电压，电源电压保持不变，因此V1示数始终不变，直接判定选项B错误。
2. 分析滑片移动后的电路变化：
滑片向右移动，滑动变阻器接入电路的电阻变大，电路总电阻$R_{总}=R_{灯}+R_{滑}$变大，电源电压U不变，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R_{总}}$，电路中的电流变小，即电流表A1、A2的示数均变小。
3. 逐一验证剩余选项：
选项A：灯泡的实际功率$P_{灯}=I^2R_{灯}$，电流变小、灯泡电阻不变，因此实际功率变小，灯泡变暗，A错误。
选项C：电压表V2测灯泡两端电压，根据$U_{灯}=IR_{灯}$，电流变小、灯泡电阻不变，可知V2的示数变小；A2的示数也变小，因此二者的乘积（即灯泡的实际功率）变小，C正确。
选项D：电压表V1示数不变，电流表A1示数变小，因此二者的比值$\frac{U_{V1}}{I_{A1}}$是变大的，D错误。
综上，正确选项为C。
【答案】
C
【知识点】
串联电路规律
欧姆定律
动态电路分析
【点评】
本题是串联型动态电路的经典题型，核心易错点是电表测量对象的误判，解题的关键是先理清各电表的测量范围，再结合欧姆定律和串联分压规律逐步推导，不需要复杂计算，侧重对电路分析逻辑的考察。
【难度系数】
0.6
解题时首先要先简化电路判断连接方式：将电压表等效为开路、电流表等效为导线，可得出灯泡和滑动变阻器为串联关系。接下来逐一确认各电表的测量对象：电压表V1直接并联在电源两端，测量电源总电压；两个电流表A1、A2都串联在电路中，都测量串联电路的电流；电压表V2并联在灯泡两端，测量灯泡的分压。之后分析滑片右移的变化：滑片向右移动时滑动变阻器接入电路的电阻变大，电路总电阻随之变大，结合电源电压不变的条件，用欧姆定律可推导出电路电流变小，再结合串联分压规律、电功率相关知识逐一验证四个选项的正误即可。
【解析】
1. 先明确电路基础属性：
灯泡与滑动变阻器串联，V1测电源电压，电源电压保持不变，因此V1示数始终不变，直接判定选项B错误。
2. 分析滑片移动后的电路变化：
滑片向右移动，滑动变阻器接入电路的电阻变大，电路总电阻$R_{总}=R_{灯}+R_{滑}$变大，电源电压U不变，根据欧姆定律$I=\frac{U}{R_{总}}$，电路中的电流变小，即电流表A1、A2的示数均变小。
3. 逐一验证剩余选项：
选项A：灯泡的实际功率$P_{灯}=I^2R_{灯}$，电流变小、灯泡电阻不变，因此实际功率变小，灯泡变暗，A错误。
选项C：电压表V2测灯泡两端电压，根据$U_{灯}=IR_{灯}$，电流变小、灯泡电阻不变，可知V2的示数变小；A2的示数也变小，因此二者的乘积（即灯泡的实际功率）变小，C正确。
选项D：电压表V1示数不变，电流表A1示数变小，因此二者的比值$\frac{U_{V1}}{I_{A1}}$是变大的，D错误。
综上，正确选项为C。
【答案】
C
【知识点】
串联电路规律
欧姆定律
动态电路分析
【点评】
本题是串联型动态电路的经典题型，核心易错点是电表测量对象的误判，解题的关键是先理清各电表的测量范围，再结合欧姆定律和串联分压规律逐步推导，不需要复杂计算，侧重对电路分析逻辑的考察。
【难度系数】
0.6
