《2025年高分突破课时达标讲练测九年级物理全一册沪科版》

6.在探究电流与电阻的关系的实验中,电源电压为15 V且保持不变,滑动变阻器上标有“20Ω 3 A”字样,实验中所用的四个定值电阻的阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω。

(1)用笔画线代替导线将图乙电路连接完整。
(2)小明在a、b间接入5Ω的电阻,调节滑动变阻器的滑片,读出了电流表的示数(如图丙)为______A。

(3)用10Ω的电阻替换5Ω的电阻,调节滑动变阻器,使电压表的示数不变,读数时电流表示数为______A。
(4)*断开开关,再用15Ω的电阻替换10Ω的电阻继续实验时,无论怎样移动滑动变阻器的滑片都不能完成实验,为了能够继续实验,完成四次探究,小明设计了如下四个调整方案,请帮助他填写完整:
①如果只调整a、b两点间的电压,他应控制a、b间电压不低于______V。
②如果只更换滑动变阻器,则更换的滑动变阻器最大阻值应不小于______Ω,最大电流不小于______A。
③如果只更换定值电阻,则他更换的电阻阻值范围应是______Ω至______Ω。
④如果只更换电源,则他更换的电源电压应不能低于______V,不能超过______V。
(2)1
(3)0.5
(4)①7.5
②401
③1020
④1015

答案： $(2)$ 电流表读数
电流表量程为$0\sim3A$，分度值为$0.1A$，由图丙可知，示数为$1A$。
$(3)$ 电流表示数
根据欧姆定律$U = IR$，接入$5\Omega$电阻时，电压$U = 1A×5\Omega = 5V$。
用$10\Omega$电阻替换$5\Omega$电阻，电压表示数不变（$U = 5V$），根据$I=\frac{U}{R}$，此时电流$I=\frac{5V}{10\Omega}=0.5A$。
$(4)$ 调整方案
① **控制$a$、$b$间电压
设控制电压为$U_{R}$，根据串联电路电压特点$U = U_{R}+U_{滑}$，$\frac{U_{R}}{R}=\frac{U_{滑}}{R_{滑}}$，当$R = 20\Omega$，$R_{滑}=20\Omega$时（滑动变阻器最大阻值），$\frac{U_{R}}{20\Omega}=\frac{15V - U_{R}}{20\Omega}$，解得$U_{R}= 7.5V$，即应控制$a$、$b$间电压不低于$7.5V$。
② **更换滑动变阻器
当$R = 20\Omega$，$U_{R}=5V$（原来的控制电压），根据串联电路电压特点$U_{滑}=U - U_{R}=15V - 5V = 10V$，由$\frac{U_{R}}{R}=\frac{U_{滑}}{R_{滑}}$，可得$R_{滑}=\frac{U_{滑}R}{U_{R}}=\frac{10V×20\Omega}{5V}=40\Omega$；
根据$I=\frac{U_{R}}{R}$，当$R = 5\Omega$，$U_{R}=5V$时，$I=\frac{5V}{5\Omega}=1A$，即最大电流不小于$1A$。
③ **更换定值电阻
设电阻为$R$，$U_{R}=5V$，$R_{滑}=20\Omega$，$U = 15V$，根据$\frac{U_{R}}{R}=\frac{U - U_{R}}{R_{滑}}$，$R=\frac{U_{R}R_{滑}}{U - U_{R}}=\frac{5V×20\Omega}{15V - 5V}=10\Omega$，所以更换的电阻阻值范围应是$10\Omega$至$20\Omega$。
④ **更换电源
当$R = 20\Omega$，$R_{滑}=20\Omega$，$U_{R}=5V$，根据$\frac{U_{R}}{R}=\frac{U - U_{R}}{R_{滑}}$，$U = 10V$（最低电压，保证能完成实验）；
滑动变阻器允许最大电流$I = 3A$，当$R = 5\Omega$，$U_{R}=IR=3A×5\Omega = 15V$（最高电压，不超过滑动变阻器最大电流限制 ）。
综上，答案依次为：$(2)$$\boldsymbol{1}$；$(3)$$\boldsymbol{0.5}$；$(4)$①$\boldsymbol{7.5}$；②$\boldsymbol{40}$、$\boldsymbol{1}$；③$\boldsymbol{10}$、$\boldsymbol{20}$；④$\boldsymbol{10}$、$\boldsymbol{15}$ 。