《2025年课时训练九年级物理上册苏科版江苏人民出版社》

变式2.1 (2023·深圳宝安区三模)探究“电流与电阻的关系”时,可供选择的实验器材有：3节新的干电池(电压为4.5 V)、电流表、电压表、滑动变阻器(标有“20 Ω 2 A”字样)、定值电阻5个(5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω、50 Ω),开关一个,导线若干.小静同学设计了如图甲所示的电路图.

(1)请用笔画线代替导线将图乙中的实物图连接完整,要求：滑片向右移动时电阻变大.
(2)闭合开关,电流表无示数,电压表有示数,并接近电源电压,则故障原因是______.
(3)排除故障后,将定值电阻由5 Ω更换为10 Ω时,应向______(填“左”或“右”)适当调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数保持不变.
(4)图丙是根据实验数据画出的定值电阻的I-R图像,其中阴影部分面积表示的物理量是______,其数值为______.
(5)实验中,在接入50 Ω的定值电阻后,小静同学无论怎样移动滑片,都不能使电压表示数达到原来的数值,为了能完成这次实验,小静采取的措施可行的是______.
A. 调高电源电压 B. 更换一个最大阻值为30 Ω的滑动变阻器 C. 再串联一个10 Ω的电阻 D. 将电压表改接到滑动变阻器两端

答案：
变式2.1
(1)如图所示
(2)定值电阻断路
(3)右
(4)电阻两端的电压 3V
(5)B、C

[解析]
(1)滑动变阻器接一个上接线柱和一个下接线柱串联在电路中，要求滑片向右移动时电阻变大，则应将滑动变阻器的左下接线柱接入电路，如图所示。
(2)若电流表没有示数，说明电路可能断路；电压表有示数，说明故障为与电压表并联的定值电阻断路。
(3)根据串联分压原理可知，将定值电阻由5Ω改接成10Ω的电阻，电阻分得的电压增大；探究电流与电阻的实验中应保持电阻两端的电压不变，根据串联电路电压的规律可知，应增大滑动变阻器分得的电压，由分压原理知，应增大滑动变阻器连入电路中的阻值，所以滑片应向右端移动，使电压表示数保持不变。
(4)根据画出I - R图像(如题图丙)知，数形结合，注意横、纵坐标代表的物理量及横、纵坐标乘积的物理意义，由欧姆定律得$U = IR$，阴影面积表示的物理量是电阻两端的电压，其数值为$U = IR = 0.6A×5Ω = 3V$。
(5)设电源电压为U，定值电阻两端的电压为$U_{V}$，当接入50Ω的定值电阻时，则$\frac{U - U_{V}}{R_{滑}}=\frac{U_{V}}{R}$，即$\frac{4.5V - 3V}{R_{滑}}=\frac{3V}{50Ω}$，解得滑动变阻器的最大阻值为$R_{滑大}=25Ω$，所以更换一个最大阻值为30Ω的滑动变阻器可以完成这次实验，故B正确；若通过串联一个电阻完成此次实验，则串联的电阻阻值最小为$R_{滑大}-R_{滑}=25Ω - 20Ω = 5Ω$，10Ω＞5Ω，故再串联一个阻值为10Ω的电阻可以完成实验，故C正确；调高电源电压会使定值电阻两端电压更难达到要求，A错误；将电压表改接到滑动变阻器两端，对改变定值电阻两端的电压大小没有影响，D错误。故选B、C。