Question

2．同學們利用如圖甲所示的電路探究電流跟電阻的關系，電路中的電源電壓保持為6V，定值電阻R的阻值分別為5Ω、10Ω、15Ω、20Ω和25Ω．

（1）小紅按照圖甲電路連接實物，閉合開關前，滑動變阻器的滑片應移至B（選填“A”或“B”）端．
（2）將阻值是5Ω的定值電阻接入電路，閉合開關，調節滑動變阻器的滑片，使電壓表的示數為2.5V．
（3）斷開開關，將變阻器調到阻值最大處，用10Ω的定值電阻替換5Ω的定值電阻接入電路，閉合開關，移動變阻器的滑片，使電壓表的示數為2.5V時，讀出電流表的示數．與5Ω電阻接入電路時相比，此時定值電阻和滑動變阻器的阻值之比不變（選填“變大”、“變小”或“不變”）．
（4）再分別用15Ω、20Ω和25Ω的定值電阻接入電路，重復上面的實驗．根據實驗數據得到電流I隨電阻R的變化圖象如圖乙所示．由圖象可以得出的結論是：電壓一定時，導體中的電流與導體的電阻成反比．

Answer 1

分析 （1）閉合開關前，將滑動變阻器滑片處于阻值最大處；
（3）探究通過導體的電流與電阻的關系時，應控制電阻兩端的電壓不變即電壓表的示數不變；
（4）根據圖象分析得出結論．

解答 解：（1）閉合開關前，將滑動變阻器滑片處于阻值最大處，由圖可知需要將滑動變阻器滑片移至B端；
（3）實驗中，更換定值電阻時，每次應調節滑動變阻器，使電壓表的示數保持不變，記錄電流表示數；所以用10Ω電阻替換5Ω電阻接入電路，向右移動滑片P，應使電壓表示數為2.5V時再記錄此時電流表示數；
在串聯電路中，各處的電流是相同的：電路中接入5Ω的電阻時：電路中的電流為0.5A，此時電路的總電阻為：R=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{6V}{0.5A}$=12Ω，滑動變阻器的電阻為：R'=12Ω-5Ω=7Ω，定值電阻和滑動變阻器的阻值之比為5：7；
電路中接入10Ω的電阻時：電路中的電流為0.25A，此時電路的總電阻為：R''=$\frac{{U}_{2}}{{I}_{2}}$=$\frac{6V}{0.25A}$=24Ω，滑動變阻器的電阻為：R'=24Ω-10Ω=14Ω，定值電阻和滑動變阻器的阻值之比為5：7，定值電阻和滑動變阻器的阻值之比為10：14；=5：7，所以定值電阻變化時，定值電阻和滑動變阻器的阻值之比不變；
（4）由圖象可知：當電阻為5Ω時，電流為0.5A，此時電阻兩端的電壓為U=IR=0.5A×5Ω=2.5V；當電阻為10Ω時，電流為0.25A，此時電阻兩端的電壓為U=IR=0.25A×10Ω=2.5V；當電阻為25Ω時，電流為0.1A，此時電阻兩端的電壓為U=IR=0.1A×25Ω=2.5V；由此可知：電壓一定時，導體中的電流與導體的電阻成反比．
故答案為：（1）B；（3）2.5；不變；（4）電壓一定時，導體中的電流與導體的電阻成反比．

點評 此題是探究電流跟電阻的關系實驗，需使電阻兩端的電壓不變，考查了對圖象的分析，同時涉及到了串聯電路電流、電壓的關系，及歐姆定律的變形應用．