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三、实验探究题(每空3分,作图3分,共24分)
12. 核心素养 科学态度与责任「2025广东东莞模拟, ★☆」某实践小组设计了如图甲所示的温度报警电路,电源电压恒为4 V,$R_1$为滑动变阻器,热敏电阻$R_t$的阻值随温度的变化如图乙所示,阻值不计的报警器在电流达到20 mA时开始报警,超过50 mA时损坏。
(1)将滑动变阻器滑片向左移动可
(2)为设定报警温度为100 ℃,小组同学利用电阻箱成功进行了两种调试:
方法一:用电阻箱替代滑动变阻器$R_1$,将电阻箱的示数调节为
方法二:用电阻箱替代热敏电阻$R_t$,将其阻值调为
12. 核心素养 科学态度与责任「2025广东东莞模拟, ★☆」某实践小组设计了如图甲所示的温度报警电路,电源电压恒为4 V,$R_1$为滑动变阻器,热敏电阻$R_t$的阻值随温度的变化如图乙所示,阻值不计的报警器在电流达到20 mA时开始报警,超过50 mA时损坏。
(1)将滑动变阻器滑片向左移动可
降低
(选填“提高”或“降低”)报警温度。(2)为设定报警温度为100 ℃,小组同学利用电阻箱成功进行了两种调试:
方法一:用电阻箱替代滑动变阻器$R_1$,将电阻箱的示数调节为
40
Ω,即可实现温度为100 ℃时开始报警。方法二:用电阻箱替代热敏电阻$R_t$,将其阻值调为
160
Ω,再调节滑动变阻器滑片,直至报警器报警,再用热敏电阻$R_t$替换电阻箱,即可实现温度100 ℃时开始报警。答案
12.答案 (1)降低 (2)40 160
解析 (1)由电路图可知，热敏电阻$R_\mathrm{t}$与滑动变阻$R_1$串联接入电路。滑动变阻器滑片向左移动，$R_1$接入电路中的电阻变小，而报警电流不变，则开始报警时的电路总电阻不变，报警器会在热敏电阻的阻值更大时开始报警，由图像可知对应的温度更低，所以将滑动变阻器滑片向左移动可降低报警温度。(2)方法一:由图乙可知，温度达到100 ℃时，热敏电阻$R_\mathrm{t}$的阻值为160 Ω，报警器在电流达到20 mA (0.02 A)时开始报警，要使报警器在100 ℃时开始报警，此时电路的总电阻$R_\mathrm{总}=\frac{U}{I}=\frac{4\ \mathrm{V}}{0.02\ \mathrm{A}}=200\ \Omega$;由于串联电路总电阻等于各电阻之和，所以此时电阻箱的阻值$R=R_\mathrm{总}-R_\mathrm{t}=200\ \Omega-160\ \Omega=40\ \Omega$;所以用电阻箱替代滑动变阻器$R_1$,将电阻箱的示数调节为40 Ω，即可实现温度为100 ℃时开始报警。方法二:温度达到100 ℃时，热敏电阻$R_\mathrm{t}$的阻值为160 Ω，用电阻箱替换热敏电阻后对滑动变阻器进行调节，目的是调节出报警温度为100 ℃时滑动变阻器滑片对应的位置，所以电阻箱的电阻等于100 ℃时热敏电阻$R_\mathrm{t}$的阻值，即160 Ω。
解析 (1)由电路图可知，热敏电阻$R_\mathrm{t}$与滑动变阻$R_1$串联接入电路。滑动变阻器滑片向左移动，$R_1$接入电路中的电阻变小，而报警电流不变，则开始报警时的电路总电阻不变，报警器会在热敏电阻的阻值更大时开始报警，由图像可知对应的温度更低，所以将滑动变阻器滑片向左移动可降低报警温度。(2)方法一:由图乙可知，温度达到100 ℃时，热敏电阻$R_\mathrm{t}$的阻值为160 Ω，报警器在电流达到20 mA (0.02 A)时开始报警，要使报警器在100 ℃时开始报警，此时电路的总电阻$R_\mathrm{总}=\frac{U}{I}=\frac{4\ \mathrm{V}}{0.02\ \mathrm{A}}=200\ \Omega$;由于串联电路总电阻等于各电阻之和，所以此时电阻箱的阻值$R=R_\mathrm{总}-R_\mathrm{t}=200\ \Omega-160\ \Omega=40\ \Omega$;所以用电阻箱替代滑动变阻器$R_1$,将电阻箱的示数调节为40 Ω，即可实现温度为100 ℃时开始报警。方法二:温度达到100 ℃时，热敏电阻$R_\mathrm{t}$的阻值为160 Ω，用电阻箱替换热敏电阻后对滑动变阻器进行调节，目的是调节出报警温度为100 ℃时滑动变阻器滑片对应的位置，所以电阻箱的电阻等于100 ℃时热敏电阻$R_\mathrm{t}$的阻值，即160 Ω。
解析
【分析】
本题考查串联电路的欧姆定律应用，需结合热敏电阻的阻值随温度变化的图像分析。首先明确电路为热敏电阻$R_t$与滑动变阻器$R_1$串联，电源电压恒定，报警器在电流达20mA时报警。第(1)问需分析滑片移动对滑动变阻器阻值的影响，结合报警电流不变时总电阻不变，判断报警温度的变化；第(2)问利用欧姆定律和串联电阻规律，结合100℃时热敏电阻的阻值，计算电阻箱的阻值，理解两种调试方法的原理。
【解析】
(1) 由图甲可知，$R_t$与$R_1$串联，电源电压恒为4V。报警器报警时电流为20mA（0.02A），根据$I=\frac{U}{R}$，报警时总电阻$R_{总}=\frac{U}{I}=\frac{4V}{0.02A}=200\Omega$，即报警时总电阻固定。滑动变阻器滑片向左移动，$R_1$接入电路的电阻变小，因此报警时需要$R_t$的阻值更大才能使总电阻保持200Ω；由图乙可知，$R_t$阻值越大时对应温度越低，故报警温度降低。
(2) 方法一：温度为100℃时，由图乙得$R_t=160\Omega$。报警时总电阻$R_{总}=200\Omega$，根据串联电阻规律，电阻箱（替代$R_1$）的阻值$R=R_{总}-R_t=200\Omega-160\Omega=40\Omega$。
方法二：用电阻箱替代$R_t$，目的是调节滑动变阻器至100℃报警时的对应位置，因此电阻箱的阻值应等于100℃时热敏电阻的阻值，即160Ω。
【答案】
(1) 降低；(2) 40；160
【知识点】
欧姆定律、串联电路电阻规律、热敏电阻特性
【点评】
本题结合温度报警电路，考查欧姆定律和串联电路特点的应用，需理解热敏电阻阻值与温度的关系，以及电路中电阻变化对报警温度的影响，两种调试方法的设计体现了电路的灵活应用，是中等难度的电路应用题。
【难度系数】
0.6
本题考查串联电路的欧姆定律应用，需结合热敏电阻的阻值随温度变化的图像分析。首先明确电路为热敏电阻$R_t$与滑动变阻器$R_1$串联，电源电压恒定，报警器在电流达20mA时报警。第(1)问需分析滑片移动对滑动变阻器阻值的影响，结合报警电流不变时总电阻不变，判断报警温度的变化；第(2)问利用欧姆定律和串联电阻规律，结合100℃时热敏电阻的阻值，计算电阻箱的阻值，理解两种调试方法的原理。
【解析】
(1) 由图甲可知，$R_t$与$R_1$串联，电源电压恒为4V。报警器报警时电流为20mA（0.02A），根据$I=\frac{U}{R}$，报警时总电阻$R_{总}=\frac{U}{I}=\frac{4V}{0.02A}=200\Omega$，即报警时总电阻固定。滑动变阻器滑片向左移动，$R_1$接入电路的电阻变小，因此报警时需要$R_t$的阻值更大才能使总电阻保持200Ω；由图乙可知，$R_t$阻值越大时对应温度越低，故报警温度降低。
(2) 方法一：温度为100℃时，由图乙得$R_t=160\Omega$。报警时总电阻$R_{总}=200\Omega$，根据串联电阻规律，电阻箱（替代$R_1$）的阻值$R=R_{总}-R_t=200\Omega-160\Omega=40\Omega$。
方法二：用电阻箱替代$R_t$，目的是调节滑动变阻器至100℃报警时的对应位置，因此电阻箱的阻值应等于100℃时热敏电阻的阻值，即160Ω。
【答案】
(1) 降低；(2) 40；160
【知识点】
欧姆定律、串联电路电阻规律、热敏电阻特性
【点评】
本题结合温度报警电路，考查欧姆定律和串联电路特点的应用，需理解热敏电阻阻值与温度的关系，以及电路中电阻变化对报警温度的影响，两种调试方法的设计体现了电路的灵活应用，是中等难度的电路应用题。
【难度系数】
0.6
13. 实验 考法 创新实验 「2025四川遂宁中考，★★☆」某实验小组利用以下器材探究电流与电阻的关系。
器材：学生电源；阻值分别为$5\ \Omega$、$10\ \Omega$、$20\ \Omega$的定值电阻；标有“$30\ \Omega\ \ 2\ \mathrm{A}$”的滑动变阻器；电压表、电流表；开关及导线。
方法：控制变量法，控制定值电阻$R$两端电压为$2\ \mathrm{V}$。
步骤：
(1)请根据图甲所示电路图，用笔画线代替导线将图乙中的实物电路图补充完整。
(2)将学生电源电压调至$6\ \mathrm{V}$，闭合开关后，发现电流表、电压表均无示数。若故障只出现在$R_P$或$R$，则故障是
(3)排除故障后，移动滑动变阻器滑片直到电压表示数为$2\ \mathrm{V}$，读出此时电流表的示数$0.4\ \mathrm{A}$。
(4)断开开关，只将定值电阻由$5\ \Omega$更换为$10\ \Omega$。闭合开关，他们应该向
(5)当换用$20\ \Omega$电阻后，发现无论怎样移动滑片，电压表示数始终无法达到$2\ \mathrm{V}$，请你帮他们解决问题。
方法一：更换一个最大阻值至少为
方法二：调节电源电压，使其最大不超
(6)根据实验数据得出结论：电压一定时，导体中的电流跟导体的电阻成反比。
器材：学生电源；阻值分别为$5\ \Omega$、$10\ \Omega$、$20\ \Omega$的定值电阻；标有“$30\ \Omega\ \ 2\ \mathrm{A}$”的滑动变阻器；电压表、电流表；开关及导线。
方法：控制变量法，控制定值电阻$R$两端电压为$2\ \mathrm{V}$。
步骤：
(1)请根据图甲所示电路图，用笔画线代替导线将图乙中的实物电路图补充完整。
(2)将学生电源电压调至$6\ \mathrm{V}$，闭合开关后，发现电流表、电压表均无示数。若故障只出现在$R_P$或$R$，则故障是
$R_P$断路
。(3)排除故障后，移动滑动变阻器滑片直到电压表示数为$2\ \mathrm{V}$，读出此时电流表的示数$0.4\ \mathrm{A}$。
(4)断开开关，只将定值电阻由$5\ \Omega$更换为$10\ \Omega$。闭合开关，他们应该向
右
（选填“左”或“右”）端调节滑片，直至电压表示数仍为$2\ \mathrm{V}$。(5)当换用$20\ \Omega$电阻后，发现无论怎样移动滑片，电压表示数始终无法达到$2\ \mathrm{V}$，请你帮他们解决问题。
方法一：更换一个最大阻值至少为
40
$\Omega$的滑动变阻器。方法二：调节电源电压，使其最大不超
5
$\mathrm{V}$。(6)根据实验数据得出结论：电压一定时，导体中的电流跟导体的电阻成反比。
答案
13.答案 (1)如图所示
(2)$R_P$断路 (4)右 (5)40 5解析 (1)根据图甲所示电路图，电压表应与定值电阻并联，实验中控制定值电阻R两端电压为2 V，所以电压表的量程选择0~3 V。(2)闭合开关后，电流表、电压表均无示数，电路可能发生断路。若故障只出现在$R_P$或R，当R发生断路时，电流表无示数、电压表有示数，所以故障是滑动变阻器$R_P$断路。(4)由串联电路分压规律可知，将定值电阻由5 Ω更换为10 Ω，定值电阻两端电压增大。要使定值电阻两端电压仍为2 V，应减小电路中的电流，即增大滑动变阻器接入电路的电阻，即向右端调节滑片。(5)由串联电路分压规律可知，当$R=20\ \Omega$时，保持电压表示数为2 V，则$\frac{U_R}{U_\mathrm{滑}}=\frac{R}{R_\mathrm{滑}}$,$\frac{2\ \mathrm{V}}{6\ \mathrm{V}-2\ \mathrm{V}}=\frac{20\ \Omega}{R_\mathrm{滑}}$,解得$R_\mathrm{滑}=40\ \Omega$,所以需要更换一个最大阻值至少为40 Ω的滑动变阻器;当$R=20\ \Omega$,滑动变阻器的电阻丝全部接入电路，即$R_\mathrm{滑}=30\ \Omega$,则$\frac{U_R}{U_{\mathrm{滑大}}}=\frac{R}{R_\mathrm{滑}}$,$\frac{2\ \mathrm{V}}{U_\mathrm{大}-2\ \mathrm{V}}=\frac{20\ \Omega}{30\ \Omega}$,解得$U_\mathrm{大}=5\ \mathrm{V}$,所以调节电源电压，使其最大不超5 V。
解析
【分析】
本题为探究电流与电阻关系的电学实验题，需结合控制变量法、串联电路特点、欧姆定律等知识解题：
1. 实物连接：根据甲图电路图，电压表需并联在定值电阻R两端，因控制R两端电压为2V，故电压表选0~3V量程，补充对应导线；
2. 故障分析：电流表、电压表均无示数说明电路断路，若R断路则电压表会串联在电路中有示数，故故障为滑动变阻器Rp断路；
3. 滑动变阻器调节：更换更大定值电阻后，定值电阻分压变大，需增大滑动变阻器接入电阻以减小其分压，保持R两端电压为2V；
4. 阻值与电源电压计算：根据串联分压规律，分别计算换用20Ω电阻时所需滑动变阻器的最小阻值，及滑动变阻器取最大阻值时能保持R两端2V电压的最大电源电压。
【解析】
(1) 根据图甲，电压表应并联在定值电阻R两端，实验中控制R两端电压为2V，因此电压表选用0~3V量程，将电压表的“-”接线柱接R的左接线柱，“3”接线柱接R的右接线柱（实物连接图如参考答案所示）；
(2) 闭合开关后电流表、电压表均无示数，说明电路发生断路。若R断路，电压表会串联在电路中，有示数且接近电源电压，不符合题意；故故障为滑动变阻器Rp断路；
(4) 将定值电阻由5Ω更换为10Ω，根据串联电路分压规律，定值电阻两端电压会增大。要保持其两端电压为2V，需增大滑动变阻器接入电路的电阻，因此应向右端调节滑片；
(5) ① 当R=20Ω，控制R两端电压为2V，电源电压为6V时，电路电流I=U_R/R=2V/20Ω=0.1A，滑动变阻器两端电压U滑=6V-2V=4V，所需滑动变阻器阻值R滑=U滑/I=4V/0.1A=40Ω，故需更换最大阻值至少为40Ω的滑动变阻器；
② 当滑动变阻器最大阻值为30Ω时，设电源最大电压为U总，根据串联分压：U_R/(U总-U_R)=R/R滑 → 2V/(U总-2V)=20Ω/30Ω，解得U总=5V，故电源电压最大不超过5V；
【答案】
(1) 如图所示；(2) Rp断路；(4) 右；(5) 40；5
【知识点】
欧姆定律、串联电路分压规律、电路故障分析
【点评】
本题为探究电流与电阻关系的经典电学实验题，综合考查实物电路连接、电路故障分析、滑动变阻器调节、串联分压规律应用，需熟练掌握控制变量法和串联电路特点，是电学实验核心考点题型。
【难度系数】
0.6
本题为探究电流与电阻关系的电学实验题，需结合控制变量法、串联电路特点、欧姆定律等知识解题：
1. 实物连接：根据甲图电路图，电压表需并联在定值电阻R两端，因控制R两端电压为2V，故电压表选0~3V量程，补充对应导线；
2. 故障分析：电流表、电压表均无示数说明电路断路，若R断路则电压表会串联在电路中有示数，故故障为滑动变阻器Rp断路；
3. 滑动变阻器调节：更换更大定值电阻后，定值电阻分压变大，需增大滑动变阻器接入电阻以减小其分压，保持R两端电压为2V；
4. 阻值与电源电压计算：根据串联分压规律，分别计算换用20Ω电阻时所需滑动变阻器的最小阻值，及滑动变阻器取最大阻值时能保持R两端2V电压的最大电源电压。
【解析】
(1) 根据图甲，电压表应并联在定值电阻R两端，实验中控制R两端电压为2V，因此电压表选用0~3V量程，将电压表的“-”接线柱接R的左接线柱，“3”接线柱接R的右接线柱（实物连接图如参考答案所示）；
(2) 闭合开关后电流表、电压表均无示数，说明电路发生断路。若R断路，电压表会串联在电路中，有示数且接近电源电压，不符合题意；故故障为滑动变阻器Rp断路；
(4) 将定值电阻由5Ω更换为10Ω，根据串联电路分压规律，定值电阻两端电压会增大。要保持其两端电压为2V，需增大滑动变阻器接入电路的电阻，因此应向右端调节滑片；
(5) ① 当R=20Ω，控制R两端电压为2V，电源电压为6V时，电路电流I=U_R/R=2V/20Ω=0.1A，滑动变阻器两端电压U滑=6V-2V=4V，所需滑动变阻器阻值R滑=U滑/I=4V/0.1A=40Ω，故需更换最大阻值至少为40Ω的滑动变阻器；
② 当滑动变阻器最大阻值为30Ω时，设电源最大电压为U总，根据串联分压：U_R/(U总-U_R)=R/R滑 → 2V/(U总-2V)=20Ω/30Ω，解得U总=5V，故电源电压最大不超过5V；
【答案】
(1) 如图所示；(2) Rp断路；(4) 右；(5) 40；5
【知识点】
欧姆定律、串联电路分压规律、电路故障分析
【点评】
本题为探究电流与电阻关系的经典电学实验题，综合考查实物电路连接、电路故障分析、滑动变阻器调节、串联分压规律应用，需熟练掌握控制变量法和串联电路特点，是电学实验核心考点题型。
【难度系数】
0.6
