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14. 小明同学用如图甲所示的电路探究电流与电压和电阻的关系，电源电压保持 18 V 不变，滑动变阻器的规格是“$70\ \Omega\ \ 1.5\ \mathrm{A}$”，现有阻值为$10\ \Omega$、$20\ \Omega$、$30\ \Omega$、$50\ \Omega$的电阻各一个，电流表（$0∼0.6\ \mathrm{A}$）一个，电压表（$0∼15\ \mathrm{V}$）一个。
(1) 根据如图甲所示的电路，将如图乙所示的实物电路连接完整。
(2) 小明先探究“电阻$R$一定时，电流与电压的关系”，他将$10\ \Omega$的电阻作为$R$接入电路，闭合开关$\mathrm{S}$，通过调节滑动变阻器滑片$\mathrm{P}$，测出在电阻两端施加不同电压时对应的电流值，并记录在下表中。老师认为他在实验中存在一个失误，请你指出他的失误是
(3) 接着小明根据实验数据绘制出电阻$R$的$I$-$U$图像，如图丁中a所示。实验完成后，将电阻换成灯泡，重复上述实验过程，绘制出灯泡的$I$-$U$图像，如图丁中b所示。试分析图丁中$A$、$B$、$C$三点对应的阻值$R_A$、$R_B$、$R_C$的大小，将它们按从大到小的顺序依次排列：
(4) 小明再探究“电压$U$一定时，电流与电阻的关系”，他将$10\ \Omega$的电阻接入电路，闭合开关$\mathrm{S}$，调节滑片$\mathrm{P}$到适当位置，读出电流表示数记入表中；断开开关$\mathrm{S}$，小明用$20\ \Omega$的电阻替换$10\ \Omega$的电阻，闭合开关$\mathrm{S}$，移动滑片$\mathrm{P}$使滑动变阻器接入电路的阻值
(1) 根据如图甲所示的电路，将如图乙所示的实物电路连接完整。
(2) 小明先探究“电阻$R$一定时，电流与电压的关系”，他将$10\ \Omega$的电阻作为$R$接入电路，闭合开关$\mathrm{S}$，通过调节滑动变阻器滑片$\mathrm{P}$，测出在电阻两端施加不同电压时对应的电流值，并记录在下表中。老师认为他在实验中存在一个失误，请你指出他的失误是
实验前电流表没有调零
. 改正后，第4次实验中电流表的示数如图丙所示，则此时流经电阻的电流为0.5
A。分析数据，可得出结论：电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比
.(3) 接着小明根据实验数据绘制出电阻$R$的$I$-$U$图像，如图丁中a所示。实验完成后，将电阻换成灯泡，重复上述实验过程，绘制出灯泡的$I$-$U$图像，如图丁中b所示。试分析图丁中$A$、$B$、$C$三点对应的阻值$R_A$、$R_B$、$R_C$的大小，将它们按从大到小的顺序依次排列：
$R_B＞R_C＞R_A$
（用不等式表示）。(4) 小明再探究“电压$U$一定时，电流与电阻的关系”，他将$10\ \Omega$的电阻接入电路，闭合开关$\mathrm{S}$，调节滑片$\mathrm{P}$到适当位置，读出电流表示数记入表中；断开开关$\mathrm{S}$，小明用$20\ \Omega$的电阻替换$10\ \Omega$的电阻，闭合开关$\mathrm{S}$，移动滑片$\mathrm{P}$使滑动变阻器接入电路的阻值
增大
（选填“增大”或“减小”），这样操作的目的是控制电压表示数不变
。答案
14. (1)如图所示
(2)实验前电流表没有调零 0.5 电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比 (3)$R_B＞R_C＞R_A$ (4)增大 控制电压表示数不变解析:(1)滑片P向左移动时,滑动变阻器接入电路的电阻变小,故滑动变阻器左下接线柱连入电路中,滑动变阻器与定值电阻串联,如答图所示.(2)电阻为10 Ω,计算出第1、2、3次实验中的电流分别为0.2 A、0.3 A、0.4 A,对比题表中数据可知,每次电流都多了0.02 A,所以实验前电流表没有调零;由题图丙可知,电流表示数为0.5 A,则通过电阻R的电流为0.5 A;分析数据可以得出结论:在电阻一定的情况下,通过导体的电流和导体两端的电压成正比.(3)A、C两点相比,因灯泡的电阻随灯丝温度的升高而变大,所以$R_C＞R_A$;B、C两点电压相同,B点的电流小,由电压一定时,电流和导体的电阻成反比可得,$R_B＞R_C$,所以$R_B＞R_C＞R_A$.(4)10 Ω的电阻改接成20 Ω的电阻,定值电阻的阻值增大,其两端的电压增大,探究电流与电阻关系的实验中应控制定值电阻两端的电压不变,则应该减小电路中的电流,即应增大滑动变阻器接入电路中的阻值,使电压表的示数不变.
解析
【分析】
我们逐问梳理解题思路：
1. 第(1)问：先明确电路要求，滑片P向左移动时滑动变阻器接入电阻变小，因此需要将滑动变阻器左下接线柱接入电路，与定值电阻串联，电流表选择0~0.6A量程串联在电路中，电压表并联在定值电阻两端，完成实物连接。
2. 第(2)问：已知定值电阻为10Ω，根据欧姆定律计算前3次实验对应电压下的理论电流，对比表格记录的电流值，发现每次测量值都比理论值大0.02A，说明实验前电流表没有调零；观察图丙电流表的量程和分度值，读出对应电流；结合修正后的实验数据，总结电阻一定时电流和电压的定量关系。
3. 第(3)问：首先A点在定值电阻的I-U图像上，RA为定值；C点在灯泡的I-U图像上，电压比A点更高，灯丝温度更高，因此RC＞RA；再对比B、C两点，两点电压相同，B点电流更小，根据R=U/I可判断RB＞RC，最终得到三者的大小关系。
4. 第(4)问：根据串联分压规律，将定值电阻从10Ω换成20Ω后，定值电阻两端的电压会升高，探究电流与电阻的关系需要控制定值电阻两端电压不变，因此需要增大滑动变阻器的接入阻值，让滑动变阻器分得更多电压，抵消定值电阻升高的电压，保持电压表示数不变。
【解析】
(1) 由题意可知，滑片P向左移动时滑动变阻器接入电路的电阻变小，因此将滑动变阻器左下接线柱接入电路，滑动变阻器与定值电阻串联，电流表选用0~0.6A量程串联接入电路，电压表并联在定值电阻两端，连接结果如对应答图所示。
(2) 已知接入的定值电阻为10Ω，根据I=U/R计算前3次实验的理论电流分别为0.2A、0.3A、0.4A，对比表格记录的0.22A、0.32A、0.42A，每次测量值均偏大0.02A，说明实验前电流表没有调零；图丙中电流表选用0~0.6A量程，分度值为0.02A，示数为0.5A；修正实验数据后可得对应实验结论。
(3) A点在定值电阻的I-U图像上，RA为定值；C点在灯泡的I-U图像上，灯泡两端电压大于A点的电压，灯丝温度更高，灯泡电阻随温度升高而增大，因此RC＞RA；B、C两点电压相等，B点对应的电流更小，由R=U/I可知RB＞RC，即可得到三者大小关系。
(4) 用20Ω电阻替换10Ω电阻后，定值电阻阻值增大，根据串联分压规律，定值电阻两端电压会增大，为了控制定值电阻两端电压保持不变，需要增大滑动变阻器接入电路的阻值，让滑动变阻器分得更多电压，从而使定值电阻两端电压回落至原来的数值。
【答案】
14. (1)如图所示 (2)实验前电流表没有调零 0.5 电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比 (3)$R_B＞R_C＞R_A$ (4)增大 控制电压表示数不变
【知识点】
探究电流与电压电阻的关系；欧姆定律应用；灯丝电阻与温度的关系
【点评】
本题是电学核心探究实验的综合题，涵盖了实物电路连接、实验误差分析、I-U图像的阻值比较、控制变量法的实验操作等多个考点，既考查基础实验操作规范，也对学生的逻辑推导能力有一定要求，其中电流表未调零的误差分析、三点电阻大小排序是本题的易错点，需要学生结合实验数据和灯丝电阻的特性综合判断。
【难度系数】
0.6
我们逐问梳理解题思路：
1. 第(1)问：先明确电路要求，滑片P向左移动时滑动变阻器接入电阻变小，因此需要将滑动变阻器左下接线柱接入电路，与定值电阻串联，电流表选择0~0.6A量程串联在电路中，电压表并联在定值电阻两端，完成实物连接。
2. 第(2)问：已知定值电阻为10Ω，根据欧姆定律计算前3次实验对应电压下的理论电流，对比表格记录的电流值，发现每次测量值都比理论值大0.02A，说明实验前电流表没有调零；观察图丙电流表的量程和分度值，读出对应电流；结合修正后的实验数据，总结电阻一定时电流和电压的定量关系。
3. 第(3)问：首先A点在定值电阻的I-U图像上，RA为定值；C点在灯泡的I-U图像上，电压比A点更高，灯丝温度更高，因此RC＞RA；再对比B、C两点，两点电压相同，B点电流更小，根据R=U/I可判断RB＞RC，最终得到三者的大小关系。
4. 第(4)问：根据串联分压规律，将定值电阻从10Ω换成20Ω后，定值电阻两端的电压会升高，探究电流与电阻的关系需要控制定值电阻两端电压不变，因此需要增大滑动变阻器的接入阻值，让滑动变阻器分得更多电压，抵消定值电阻升高的电压，保持电压表示数不变。
【解析】
(1) 由题意可知，滑片P向左移动时滑动变阻器接入电路的电阻变小，因此将滑动变阻器左下接线柱接入电路，滑动变阻器与定值电阻串联，电流表选用0~0.6A量程串联接入电路，电压表并联在定值电阻两端，连接结果如对应答图所示。
(2) 已知接入的定值电阻为10Ω，根据I=U/R计算前3次实验的理论电流分别为0.2A、0.3A、0.4A，对比表格记录的0.22A、0.32A、0.42A，每次测量值均偏大0.02A，说明实验前电流表没有调零；图丙中电流表选用0~0.6A量程，分度值为0.02A，示数为0.5A；修正实验数据后可得对应实验结论。
(3) A点在定值电阻的I-U图像上，RA为定值；C点在灯泡的I-U图像上，灯泡两端电压大于A点的电压，灯丝温度更高，灯泡电阻随温度升高而增大，因此RC＞RA；B、C两点电压相等，B点对应的电流更小，由R=U/I可知RB＞RC，即可得到三者大小关系。
(4) 用20Ω电阻替换10Ω电阻后，定值电阻阻值增大，根据串联分压规律，定值电阻两端电压会增大，为了控制定值电阻两端电压保持不变，需要增大滑动变阻器接入电路的阻值，让滑动变阻器分得更多电压，从而使定值电阻两端电压回落至原来的数值。
【答案】
14. (1)如图所示
(2)实验前电流表没有调零 0.5 电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比 (3)$R_B＞R_C＞R_A$ (4)增大 控制电压表示数不变【知识点】
探究电流与电压电阻的关系；欧姆定律应用；灯丝电阻与温度的关系
【点评】
本题是电学核心探究实验的综合题，涵盖了实物电路连接、实验误差分析、I-U图像的阻值比较、控制变量法的实验操作等多个考点，既考查基础实验操作规范，也对学生的逻辑推导能力有一定要求，其中电流表未调零的误差分析、三点电阻大小排序是本题的易错点，需要学生结合实验数据和灯丝电阻的特性综合判断。
【难度系数】
0.6
