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14.某小组利用如图所示的电路做“探究电压一定时电流与电阻的关系”实验，电源电压不变，定值电阻分别为$5\ \Omega$、$10\ \Omega$、$15\ \Omega$、$20\ \Omega$、$30\ \Omega$，滑动变阻器规格为“$20\ \Omega\ \ 1\ \mathrm{A}$”。
(1)某同学接错了一根导线，请在这根导线上打“×”，并补画出正确的导线。
(2)将$5\ \Omega$的定值电阻接入电路，正确连接后，闭合开关，发现电流表无示数，电压表有示数，故障原因可能是
(3)若想利用现有器材，为完成5次实验，应控制定值电阻两端的电压不低于
(1)某同学接错了一根导线，请在这根导线上打“×”，并补画出正确的导线。
(2)将$5\ \Omega$的定值电阻接入电路，正确连接后，闭合开关，发现电流表无示数，电压表有示数，故障原因可能是
定值电阻断路
（选填“定值电阻断路”或“定值电阻短路”）。排除故障后继续实验，刚闭合开关，电流表示数为$0.18\ \mathrm{A}$，则电源电压为4.5
$\mathrm{V}$。调节滑动变阻器滑片，使电压表示数为$U_0$，记下此时电流表示数为$0.48\ \mathrm{A}$；再依次将$10\ \Omega$、$15\ \Omega$、$20\ \Omega$、$30\ \Omega$的定值电阻接入电路，通过调节滑动变阻器滑片使电压表示数均为$U_0$，记下对应电流表示数，记录在上表中。分析表中的数据，有一组数据是无法测出的，这组数据是第5
（填序号）组。(3)若想利用现有器材，为完成5次实验，应控制定值电阻两端的电压不低于
2.7
$\mathrm{V}$。答案
(1)
(2)定值电阻断路 4.5 5
(3)2.7
解析
【分析】
本题为“探究电压一定时电流与电阻的关系”的电学实验题，分三部分思考：1. 电路改错：原电路中电压表未并联在定值电阻两端，需修正导线使电压表测定值电阻电压；2. 故障与计算：电流表无示数、电压表有示数说明定值电阻断路；利用刚闭合开关时滑动变阻器最大阻值，结合欧姆定律算电源电压；再根据串联分压，分析不同电阻接入时滑动变阻器的调节能力，找出无法测出的组别；3. 控制电压计算：要完成所有实验，需保证最大电阻接入时滑动变阻器能调节，通过串联分压算出定值电阻两端的最低控制电压。
【解析】
(1) 原电路中，电压表错误并联在电源两端，需将连接定值电阻R右端与电压表正接线柱的导线打“×”，改接至定值电阻R左端（靠近电流表的接线柱），使电压表并联在R两端，正确电路如参考答案所示。
(2) 故障分析：电流表无示数说明电路断路，电压表有示数说明电压表与电源连通，故故障为定值电阻断路。
刚闭合开关时，滑动变阻器接入最大阻值$R_{滑}=20\ \Omega$，定值电阻$R=5\ \Omega$，电流$I=0.18\ \mathrm{A}$，总电阻$R_{总}=R+R_{滑}=5\ \Omega+20\ \Omega=25\ \Omega$，电源电压$U=IR_{总}=0.18\ \mathrm{A} × 25\ \Omega=4.5\ \mathrm{V}$。
当定值电阻为$30\ \Omega$时，设控制电压为$U_0$，根据串联分压规律：$\frac{U_0}{R} = \frac{U-U_0}{R_{滑}}$，代入$U=4.5\ \mathrm{V}$、$R=30\ \Omega$、$R_{滑}$最大$20\ \Omega$，解得需滑动变阻器阻值$26.25\ \Omega$，超过滑动变阻器最大阻值，故第5组无法测出。
(3) 要完成5次实验，最大电阻$30\ \Omega$接入时，根据串联分压：$\frac{U_0}{U-U_0} = \frac{R}{R_{滑最大}}$，代入$R=30\ \Omega$、$R_{滑最大}=20\ \Omega$、$U=4.5\ \mathrm{V}$，解得$U_0=\frac{4.5\ \mathrm{V} × 20\ \Omega}{30\ \Omega+20\ \Omega}=2.7\ \mathrm{V}$，即定值电阻两端电压不低于$2.7\ \mathrm{V}$。
【答案】
(1)；(2) 定值电阻断路，4.5，5；(3)2.7
【知识点】
探究电流与电阻的关系、欧姆定律、电路故障分析
【点评】
本题是电学实验综合题，围绕探究电流与电阻的关系展开，考查电路改错、故障判断、欧姆定律及串联分压的应用，需掌握实验原理和滑动变阻器的调节作用，对学生的实验分析能力有一定要求。
【难度系数】
0.5
本题为“探究电压一定时电流与电阻的关系”的电学实验题，分三部分思考：1. 电路改错：原电路中电压表未并联在定值电阻两端，需修正导线使电压表测定值电阻电压；2. 故障与计算：电流表无示数、电压表有示数说明定值电阻断路；利用刚闭合开关时滑动变阻器最大阻值，结合欧姆定律算电源电压；再根据串联分压，分析不同电阻接入时滑动变阻器的调节能力，找出无法测出的组别；3. 控制电压计算：要完成所有实验，需保证最大电阻接入时滑动变阻器能调节，通过串联分压算出定值电阻两端的最低控制电压。
【解析】
(1) 原电路中，电压表错误并联在电源两端，需将连接定值电阻R右端与电压表正接线柱的导线打“×”，改接至定值电阻R左端（靠近电流表的接线柱），使电压表并联在R两端，正确电路如参考答案所示。
(2) 故障分析：电流表无示数说明电路断路，电压表有示数说明电压表与电源连通，故故障为定值电阻断路。
刚闭合开关时，滑动变阻器接入最大阻值$R_{滑}=20\ \Omega$，定值电阻$R=5\ \Omega$，电流$I=0.18\ \mathrm{A}$，总电阻$R_{总}=R+R_{滑}=5\ \Omega+20\ \Omega=25\ \Omega$，电源电压$U=IR_{总}=0.18\ \mathrm{A} × 25\ \Omega=4.5\ \mathrm{V}$。
当定值电阻为$30\ \Omega$时，设控制电压为$U_0$，根据串联分压规律：$\frac{U_0}{R} = \frac{U-U_0}{R_{滑}}$，代入$U=4.5\ \mathrm{V}$、$R=30\ \Omega$、$R_{滑}$最大$20\ \Omega$，解得需滑动变阻器阻值$26.25\ \Omega$，超过滑动变阻器最大阻值，故第5组无法测出。
(3) 要完成5次实验，最大电阻$30\ \Omega$接入时，根据串联分压：$\frac{U_0}{U-U_0} = \frac{R}{R_{滑最大}}$，代入$R=30\ \Omega$、$R_{滑最大}=20\ \Omega$、$U=4.5\ \mathrm{V}$，解得$U_0=\frac{4.5\ \mathrm{V} × 20\ \Omega}{30\ \Omega+20\ \Omega}=2.7\ \mathrm{V}$，即定值电阻两端电压不低于$2.7\ \mathrm{V}$。
【答案】
(1)
；(2) 定值电阻断路，4.5，5；(3)2.7【知识点】
探究电流与电阻的关系、欧姆定律、电路故障分析
【点评】
本题是电学实验综合题，围绕探究电流与电阻的关系展开，考查电路改错、故障判断、欧姆定律及串联分压的应用，需掌握实验原理和滑动变阻器的调节作用，对学生的实验分析能力有一定要求。
【难度系数】
0.5
