第89页

信息发布者：
C
定值电阻$R_1$断路
1
当电阻一定
A
【分析】
我们拿到这道题，首先要明确这是探究电流与电压、电阻关系的经典实验题，解题思路是结合实验操作规范、控制变量法的应用逻辑，逐个判断选项：
1. 先回忆电路连接的安全操作要求，判断滑动变阻器初始位置的正误；
2. 再结合控制变量法，分别梳理探究电流与电压、电流与电阻关系时的变量控制要求，对应判断相关选项；
3. 最后区分不同类型实验中多次测量的目的，完成最后一个选项的判断，就能选出正确答案。
【解析】
我们逐个对选项进行分析：
选项A：实验闭合开关前，滑动变阻器的滑片需要调到最大阻值处，让电路初始电流最小，起到保护电路元件的作用，若放在最小阻值处，电路电流过大，容易烧坏电表或电源，A错误。
选项B：探究电流与电压的关系时，根据控制变量法，需要控制定值电阻R1的阻值不变，多次改变R1两端的电压，记录对应的电流，分析电流随电压的变化规律，不需要控制电压表示数不变，B错误。
选项C：探究电流与电阻的关系时，核心要求是控制定值电阻两端的电压保持不变，更换不同阻值的定值电阻后，移动滑动变阻器滑片的过程中，眼睛需要注视电压表的示数，直到电压表示数回到预先设定的控制值，C正确。
选项D：本实验属于探究规律类实验，多次测量的目的是得到普遍的物理规律，避免实验偶然性，不是为了减小实验误差，D错误。
综上，正确选项为C。
【答案】
C
【知识点】
控制变量法应用，滑动变阻器使用，实验多次测量目的
【点评】
本题考查探究电流与电压、电阻关系的基础实验细节，易错点是混淆两个探究方向的变量控制要求，以及混淆探究类实验和测量类实验多次测量的不同作用，同学们需要牢记本实验的操作逻辑，明确滑动变阻器在两个探究步骤中的不同作用。
【难度系数】
0.7
【分析】
我们可以逐问梳理解题思路：
1. 实物连线题：先对照电路图明确电路连接方式，R₁和滑动变阻器R₂串联，电流表测电路总电流，电压表测定值电阻R₁两端电压，按照串联电路的接线规则，将滑动变阻器按一上一下接入电路，补全对应导线即可。
2. 故障分析：电流表无示数首先判断电路大概率是断路故障，电压表示数等于电源电压6V，说明电压表两端可以直接连通电源正负极，由此定位故障位置。
3. 无效数据判断：先通过正常实验数据算出定值电阻R₁的阻值，再计算滑动变阻器调到最大阻值时电路的最小电流，对比表格中各组的电流，小于这个最小电流的组就是无法测出的。
4. 实验结论：本实验控制定值电阻阻值不变，探究电流和电压的关系，对应结论的前提就是电阻恒定。
【解析】
（1）对照电路图，将电流表串联接入电路，滑动变阻器选择一上一下接线柱接入，电压表并联在R₁两端，连线结果和参考图一致即可。
（2）电流表无示数说明电路发生断路，电压表示数为6V等于电源电压，说明电压表的两个接线柱与电源正负极连通，因此故障是与电压表并联的定值电阻R₁断路，此时电压表串联在电路中测量电源电压。
（3）由表格中第2组数据可得定值电阻的阻值R₁=U₂/I₂=1V/0.2A=5Ω，当滑动变阻器接入最大阻值20Ω时，电路的最小电流I_min=U总/(R₁+R₂max)=6V/(5Ω+20Ω)=0.24A，第1组数据的电流为0.1A，远小于电路能达到的最小电流，因此这组数据无法测得。
（4）根据控制变量法，探究电流与电压的关系时需要保持电阻不变，因此实验结论为：电阻一定时，导体中的电流与导体两端的电压成正比。
【答案】
(1) 如图所示 (2) 定值电阻$R_1$断路 (3) 1 (4) 当电阻一定
【知识点】
电路故障判断
欧姆定律计算
电流与电压的关系
【点评】
本题是电学探究实验的经典题型，覆盖了实验连线、故障排查、数据合理性校验、实验结论总结全流程考点，难度梯度设置合理，其中第三问的无效数据判断是易错点，不少同学容易忽略滑动变阻器的最大阻值限制，忘记计算电路的理论最小电流导致判断失误。
【难度系数】
0.6
【分析】
我们可以逐问梳理解题思路：
1. 实物连线题：先对照电路图明确电路连接方式，R₁和滑动变阻器R₂串联，电流表测电路总电流，电压表测定值电阻R₁两端电压，按照串联电路的接线规则，将滑动变阻器按一上一下接入电路，补全对应导线即可。
2. 故障分析：电流表无示数首先判断电路大概率是断路故障，电压表示数等于电源电压6V，说明电压表两端可以直接连通电源正负极，由此定位故障位置。
3. 无效数据判断：先通过正常实验数据算出定值电阻R₁的阻值，再计算滑动变阻器调到最大阻值时电路的最小电流，对比表格中各组的电流，小于这个最小电流的组就是无法测出的。
4. 实验结论：本实验控制定值电阻阻值不变，探究电流和电压的关系，对应结论的前提就是电阻恒定。
【解析】
（1）对照电路图，将电流表串联接入电路，滑动变阻器选择一上一下接线柱接入，电压表并联在R₁两端，连线结果和参考图一致即可。
（2）电流表无示数说明电路发生断路，电压表示数为6V等于电源电压，说明电压表的两个接线柱与电源正负极连通，因此故障是与电压表并联的定值电阻R₁断路，此时电压表串联在电路中测量电源电压。
（3）由表格中第2组数据可得定值电阻的阻值R₁=U₂/I₂=1V/0.2A=5Ω，当滑动变阻器接入最大阻值20Ω时，电路的最小电流I_min=U总/(R₁+R₂max)=6V/(5Ω+20Ω)=0.24A，第1组数据的电流为0.1A，远小于电路能达到的最小电流，因此这组数据无法测得。
（4）根据控制变量法，探究电流与电压的关系时需要保持电阻不变，因此实验结论为：电阻一定时，导体中的电流与导体两端的电压成正比。
【答案】
(1) 如图所示 (2) 定值电阻$R_1$断路 (3) 1 (4) 当电阻一定
【知识点】
电路故障判断
欧姆定律计算
电流与电压的关系
【点评】
本题是电学探究实验的经典题型，覆盖了实验连线、故障排查、数据合理性校验、实验结论总结全流程考点，难度梯度设置合理，其中第三问的无效数据判断是易错点，不少同学容易忽略滑动变阻器的最大阻值限制，忘记计算电路的理论最小电流导致判断失误。
【难度系数】
0.6
【分析】
首先明确本实验是探究电流与电阻的关系，核心要求是控制定值电阻两端的电压保持不变。第一步先从图乙的I-R图像计算出实验中控制的定值电阻两端电压：取R=5Ω、I=0.5A的点，由欧姆定律得Ux=IR=0.5A×5Ω=2.5V，已知电源总电压为6V，因此串联的滑动变阻器需要分担的电压恒为U滑=6V-2.5V=3.5V。接下来逐个验证选项：
1. 验证A选项：当接入最大的定值电阻25Ω时，对应电流为0.1A，可算出此时滑动变阻器需要接入的阻值为35Ω，因此滑动变阻器最大阻值不能小于35Ω，符合要求。
2. 验证B选项：把Rx从5Ω换成10Ω后，根据串联分压规律，定值电阻分得的电压会超过2.5V，为了让定值电阻电压回落至2.5V，需要增大滑动变阻器接入的阻值，滑片应向右调节，并非向左。
3. 验证C选项：本实验的控制变量是定值电阻两端的电压，因此调节滑片时眼睛需要观察电压表的示数，保证电压始终为2.5V，不是观察电流表。
4. 验证D选项：电阻是导体本身的固有属性，不会随电流变化，正确结论是电压一定时电流与电阻成反比，不能颠倒因果描述为电阻与电流成反比。
【解析】
解：由图甲可知，定值电阻Rx与滑动变阻器串联，电压表测量Rx两端电压，电流表测量电路总电流。
从图乙选取数据计算实验控制的定值电阻两端恒定电压：
$U_V = I R_x = 0.5\mathrm{A} × 5\Omega = 2.5\mathrm{V}$
已知电源电压恒为6V，因此滑动变阻器需要分担的恒定电压为：
$U_{\mathrm{滑}} = U - U_V = 6\mathrm{V} - 2.5\mathrm{V} = 3.5\mathrm{V}$
选项A：当接入最大定值电阻$R_x=25\Omega$时，对应电路电流$I=0.1\mathrm{A}$，此时滑动变阻器需要接入的阻值$R_{\mathrm{滑}}=\frac{U_{\mathrm{滑}}}{I}=\frac{3.5\mathrm{V}}{0.1\mathrm{A}}=35\Omega$，因此实验需要选用最大阻值不小于35Ω的滑动变阻器，A正确；
选项B：将$R_x$从5Ω换成10Ω后，定值电阻分压变大，为保持定值电阻两端电压为2.5V不变，需要增大滑动变阻器接入电路的阻值，滑片应向右调节，B错误；
选项C：本实验需要控制定值电阻两端电压恒定，调节滑动变阻器滑片时，眼睛应观察电压表的示数，C错误；
选项D：本实验的正确结论是：电压一定时，电流与电阻成反比，电阻是导体的固有属性，与电流大小无关，不能描述为电阻与电流成反比，D错误。
【答案】A
【知识点】探究电流与电阻的关系；串联分压规律；欧姆定律应用
【点评】本题围绕探究电流与电阻关系的实验展开，覆盖了器材选择、操作细节、实验结论描述等多个易错考点，要特别注意控制变量法的逻辑：电阻是自变量、电流是因变量，二者的因果关系不能颠倒，同时要熟练运用串联分压规律判断滑片的调节方向。
【难度系数】0.6
【分析】
这道题围绕“探究通过导体的电流与电阻的关系”实验展开，核心要利用控制变量法，保证定值电阻两端电压恒定，结合串联电路分压规律、元件量程限制逐步推导：
1. 求定值电阻两端可控制的最小电压：当选用阻值最大的15Ω定值电阻时，滑动变阻器需要接入自身最大的30Ω阻值，才能分得最多电压，此时定值电阻两端的电压就是能稳定控制的最小值，代入串联分压公式即可求解。
2. 求定值电阻两端可控制的最大电压：电路允许的最大电流受电流表0~0.6A量程限制，最大电流为0.6A，此时接入阻值最小的5Ω定值电阻时，定值电阻两端的电压就是允许的最大值，若超过该值，接入5Ω电阻时电路电流就会超过电流表量程，损坏电表。
3. 计算控制电压为1.5V时所需滑动变阻器的最小最大阻值：先算出滑动变阻器两端的分压，得到滑动变阻器和定值电阻的分压比，当接入最大的15Ω定值电阻时，滑动变阻器需要接入的阻值就是所需的最小最大阻值，保证所有定值电阻都能完成实验。
【解析】
解：
1. 推导定值电阻两端电压的最小值：
根据串联分压规律，串联电路中电压之比等于电阻之比，即$\frac{U-U_R}{U_R}=\frac{R_{滑}}{R_{定}}$。
当接入最大定值电阻$R_{定max}=15\ \Omega$，滑动变阻器接入最大阻值$R_{滑max}=30\ \Omega$时，定值电阻两端电压最小，代入电源电压$U=6\ \mathrm{V}$：
$\frac{6\ \mathrm{V}-U_{Rmin}}{U_{Rmin}}=\frac{30\ \Omega}{15\ \Omega}$，解得$U_{Rmin}=2\ \mathrm{V}$。
2. 推导定值电阻两端电压的最大值：
电流表量程为0~0.6A，滑动变阻器允许的最大电流为1A，因此电路允许的最大电流$I_{max}=0.6\ \mathrm{A}$。
当接入最小定值电阻$R_{定min}=5\ \Omega$时，定值电阻两端的电压最大，由欧姆定律$U=IR$得：
$U_{Rmax}=I_{max}R_{定min}=0.6\ \mathrm{A} × 5\ \Omega=3\ \mathrm{V}$，若控制电压超过3V，接入5Ω电阻时电流将超过0.6A，超出电流表量程。
因此定值电阻两端电压范围为$2\ \mathrm{V} ≤ U_R ≤ 3\ \mathrm{V}$。
3. 计算控制$U_R=1.5\ \mathrm{V}$时所需滑动变阻器的最大阻值：
此时滑动变阻器两端电压$U_{滑}=U-U_R=6\ \mathrm{V}-1.5\ \mathrm{V}=4.5\ \mathrm{V}$，由串联分压规律：
$\frac{U_{滑}}{U_R}=\frac{R_{滑}}{R_{定}}$，即$\frac{4.5\ \mathrm{V}}{1.5\ \mathrm{V}}=\frac{R_{滑}}{R_{定}}=3$。
当接入最大的15Ω定值电阻时，滑动变阻器需要接入的阻值最大，$R_{滑}=3×15\ \Omega=45\ \Omega$，即滑动变阻器最大阻值至少为45Ω。
【答案】
2；3；45
【知识点】
串联分压规律，欧姆定律，探究电流与电阻的关系
【点评】
本题是探究电流与电阻关系实验的经典拓展题，重点考察对实验控制变量逻辑的理解，很多同学容易忽略电流表量程对最大控制电压的限制，也容易错误选用小阻值定值电阻计算滑动变阻器的最大阻值要求，需要明确“要覆盖所有定值电阻完成实验，必须以最大定值电阻的情况来推导滑动变阻器的最小最大阻值”的核心逻辑。
【难度系数】
0.4
上一页 下一页