14. 丽丽利用如图甲所示电路探究“电流与电压、电阻的关系”,实验器材有:电压恒为6 V的电源、滑动变阻器A(规格为“30 Ω 2 A”)、滑动变阻器B(规格为“60 Ω 1 A”)、电阻器(5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω)、电流表、电压表、开关、导线若干.

(1)用笔画线表示导线将图甲所示的电路连接完整.
(2)连好电路后,闭合开关,移动滑动变阻器滑片P,电流表有示数,电压表无示数,则故障可能是定值电阻器.
(3)排除故障后,丽丽探究“电流与电压的关系”,闭合开关,改变滑片P的位置,记录实验数据如表所示,第一次实验时电流表的示数如图乙所示,为A.根据表中数据可初步得出结论:电阻一定时,电流与电压成,为了完成本次实验,应选择的滑动变阻器是(选填字母).

(4)接下来利用该装置继续探究电流与电阻的关系.
①先用5 Ω的电阻器进行实验,测得电流表的示数为0.4 A;
②接下来断开开关,用10 Ω的电阻器替换5 Ω的电阻器,再闭合开关,移动滑动变阻器滑片P,直到电压表示数为V;
③为了保证所给电阻器均能完成实验,应控制电阻器两端电压至少为V.

14.(1)
(2)短路
(3)0.1 正比 B
(4)②2 ③1.5
【解析】(1)~(2)略;(3)电流表接0~0.6 A测量范围,分度值为0.02 A,题图乙读数为0.1 A;根据表格数据可知,电压与电流的比值为一个定值,因此可初步得到结论:电阻一定时,电流与电压成正比;实验中当电路中电流最小时,滑动变阻器电阻最大,最大电阻$R_{\mathrm{max}}=\frac{U_{\mathrm{滑}}}{I_{\mathrm{min}}}=\frac{6\ \mathrm{V}-0.5\ \mathrm{V}}{0.1\ \mathrm{A}}=55\ \Omega$,因此选择滑动变阻器B完成实验;
(4)②根据欧姆定律可得,电阻器两端的电压$U_\mathrm{V}=IR=0.4\ \mathrm{A}×5\ \Omega=2\ \mathrm{V}$;探究电流与电阻的关系时,要控制电阻器两端的电压不变,故用电阻为10 Ω的电阻器替换5 Ω的电阻器,再闭合开关,移动滑动变阻器滑片,直到电压表示数为2 V;③探究电流与电阻的关系,要控制电压表示数不变,滑动变阻器与电阻器串联,设电压表示数为$U$,根据串联电路电压的规律,滑动变阻器分得的电压$U'=U_{\mathrm{总}}-U=6\ \mathrm{V}-U$,则$\frac{U'}{U}=\frac{R'}{R}$,故当电阻器电阻取最大时,滑动变阻器连入电路中的电阻最大,即$\frac{6\ \mathrm{V}-U}{U}=\frac{60\ \Omega}{20\ \Omega}$,解得电压表的示数$U=1.5\ \mathrm{V}$,即为了完成实验,电阻器两端的电压至少为1.5 V.

【分析】
本题是探究“电流与电压、电阻的关系”的电学实验题，解题思路如下：
1. 第(1)问：需补充电压表的连接，电压表应并联在定值电阻两端，遵循“正进负出”原则，结合实验要求选合适量程，完成电路连接。
2. 第(2)问：电流表有示数说明电路是通路，电压表无示数说明电压表并联部分短路，据此判断故障。
3. 第(3)问：电流表读数先确定量程和分度值，再读取数值；根据实验数据中电压与电流的比值是否为定值，判断电流与电压的关系；计算实验所需滑动变阻器的最大阻值，选择符合要求的滑动变阻器。
4. 第(4)问：探究电流与电阻的关系需控制定值电阻两端电压不变，先计算5Ω电阻对应的电压，即为后续实验需保持的电压；再根据串联分压规律，计算最大电阻时定值电阻两端的最小控制电压。
【解析】
(1) 将电压表并联在定值电阻R两端，选用0~3V量程，正接线柱接R的右端，负接线柱接R的左端，完成电路连接。
(2) 电流表有示数说明电路为通路，电压表无示数说明电压表并联部分短路，因此故障是定值电阻器短路。
(3) 电流表选用0~0.6A量程，分度值为0.02A，示数为0.1A；由表格数据可知，电压与电流的比值为定值，故电阻一定时，电流与电压成正比；实验中最小电流为0.1A，此时滑动变阻器两端电压$U_{滑}=6V - 0.5V=5.5V$，滑动变阻器最大电阻$R_{滑}=\frac{U_{滑}}{I}=\frac{5.5V}{0.1A}=55Ω$，因此选规格为“60Ω 1A”的滑动变阻器B。
(4) ②探究电流与电阻的关系时，需控制定值电阻两端电压不变，5Ω电阻对应的电压$U=IR=0.4A×5Ω=2V$，故换10Ω电阻后，电压表示数需为2V；③当定值电阻最大为20Ω，滑动变阻器最大为60Ω时，根据串联分压规律$\frac{U}{6V - U}=\frac{20Ω}{60Ω}$，解得$U=1.5V$，即电阻器两端电压至少为1.5V。
【答案】
14.(1)
(2)短路
(3)0.1 正比 B
(4)②2 ③1.5
【知识点】
欧姆定律；电流与电压、电阻的关系；滑动变阻器的使用
【点评】
本题为电学实验综合题，考查电路连接、故障分析、控制变量法的应用及欧姆定律的计算，是初中电学重点题型，需熟练掌握实验原理和操作要点。
【难度系数】
0.4

15. 小明观察家中手电筒,发现里面只有一个LED灯,其在电压为1.5 V时正常发光,他想测出该LED灯的电阻.
(1)连接电路时,开关应(选填“断开”或“闭合”).
(2)如图甲所示是小明连接的电路.他检查电路连接完好后,正准备闭合开关,同组的另一同学及时提醒他,这样操作存在不足,其不足之处是.

(3)改正操作后,闭合开关,将滑动变阻器滑片移至某一位置,第1次记录的电压表、电流表示数如图乙所示,此时LED灯电阻为Ω(计算结果保留一位小数),为使LED灯正常发光,应将滑动变阻器滑片向(选填“左”或“右”)移动,直到电压表的示数为1.5 V.

数据序号 电压 U/V 电流 I/A 电阻 R/Ω
1
2 1.0 0.30
3 1.2 0.42
4 1.5 0.58
(4)💡中考新考法·逆向思维,如图丙是小明根据表格中电压与电流的数据绘制的图像,但是他忘记标注横纵坐标的物理量,请你在图丙中补全;进一步分析发现,当LED灯两端的电压增大时,其电阻将(选填“变大”“不变”或“变小”).

第15题图丙

15.(1)断开
(2)滑动变阻器滑片未置于最大电阻处
(3)3.6 右
(4) 变小
【解析】(1)~(2)略;(3)电压表测量范围为0~3 V,读数为0.8 V,电流表测量范围为0~0.6 A,读数为0.22 A,此时LED灯的电阻$R=\frac{U}{I}=\frac{0.8\ \mathrm{V}}{0.22\ \mathrm{A}}\approx3.6\ \Omega$,为使LED灯正常发光,应增大其两端的电压,故应将滑动变阻器滑片向右移动;(4)根据表格数据计算可知,随着电压的增大,LED灯的电阻逐渐减小,当横坐标为电流,纵坐标为电压时,该图像表示的电阻逐渐减小,具体如答图所示.

【分析】
本题是测量LED灯电阻的电学实验题，解题思路如下：1. 电路连接的基本要求：连接电路时开关需断开，避免短路损坏元件；闭合开关前滑动变阻器要调至最大阻值处，保护电路，若未调至则存在不足。2. 电阻计算：根据欧姆定律$R=\frac{U}{I}$，先正确读取电表的示数，再代入公式计算电阻。3. 滑动变阻器调节：LED正常发光需达到额定电压，根据串联分压原理，要增大LED两端电压，需减小滑动变阻器接入电阻，结合接法判断滑片移动方向。4. 图像分析：通过表格数据计算不同电压下LED的电阻，分析电阻随电压的变化趋势，结合U-I图像的斜率判断横纵坐标及电阻变化规律。
【解析】
(1) 连接电路时，为防止电路短路或电流过大损坏元件，开关应断开。
(2) 闭合开关前，滑动变阻器滑片需置于最大电阻处，使电路初始电流最小以保护电路；图中操作的不足是滑动变阻器滑片未置于最大电阻处。
(3) 第1次测量中，电压表用0~3V量程，示数为0.8V；电流表用0~0.6A量程，示数为0.22A。根据欧姆定律，LED灯电阻$R=\frac{U}{I}=\frac{0.8\ \mathrm{V}}{0.22\ \mathrm{A}}\approx3.6\ \Omega$。要使LED正常发光（电压1.5V），需增大其两端电压，根据串联分压，应减小滑动变阻器接入电阻，故滑片向右移动。
(4) 计算表格中各次LED的电阻：第2次$R=\frac{1.0\ \mathrm{V}}{0.30\ \mathrm{A}}\approx3.3\ \Omega$，第3次$R=\frac{1.2\ \mathrm{V}}{0.42\ \mathrm{A}}\approx2.9\ \Omega$，第4次$R=\frac{1.5\ \mathrm{V}}{0.58\ \mathrm{A}}\approx2.6\ \Omega$，可见电压增大时电阻变小。图丙为U-I图像，横坐标为电流I，纵坐标为电压U，符合规律。
【答案】
(1)断开
(2)滑动变阻器滑片未置于最大电阻处
(3)3.6；右
(4) ；变小
【知识点】
欧姆定律、滑动变阻器使用、电阻变化规律
【点评】
本题考查电学实验的基本操作、欧姆定律应用及非线性元件电阻特性分析，涵盖电路连接、实验操作、公式计算和图像分析，注重考查学生实验能力和逻辑分析能力，是中等难度的电学实验题。
【难度系数】
0.5