Question

19．某物理實驗小組的同學用如圖甲所示的器材“探究電流跟電阻的關系”，其中電源電壓為6V．滑動變阻器上標有“35Ω1A”字樣．阻值分別為5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的定值電阻四個．

（1）小明同學連接的部分電路如圖甲所示，請將電路連接完整．他連接電路時，開關應斷開．
（2）小明同學連接完電路后，閉合開關后，發現阻值為5Ω的定值電阻很燙且發出焦臭味，還發現電流表和電壓表都有示數，且電壓表的示數接近電源電壓，則造成上述現象的原因可能是：閉合開關前沒有把滑動變阻器的阻值調到最大值．
（3）小明同學排除故障后，當定值電阻為10Ω時，電流表的示數如圖乙所示，則這時電路中的電流為0.4A．將10Ω的電阻換成15Ω時，應當使滑動變阻的滑片向A（選填“A”或“B”）移動，直到電壓表的示數為4V為止．
（4）此實驗得到的結論是：電壓一定，通過導體的電流與導體的電阻成反比（選填“正比”或“反比”）．
（5）若不添加器材，小明同學認為用上述器材還可以探究電流與電壓的關系，你認為他的想法是正確的（選填“正確”或“錯誤”）．
（6）小芳同學用相同的器材完成實驗并記錄了數據，數據記錄在表格中，在與老師交流的過程中，老師發現表中第4組數據是編造的，不可能從實驗中得到，其原因是：因為20Ω電阻兩端的電壓為2V時，滑動變阻器接入電路中的電阻為40Ω，超過了滑動變阻器的最大值35Ω．

序號	定值電阻/Ω	電流表示數/A
1	5	0.40
2	10	0.20
3	15	0.13
4	20	0.10

Answer 1

分析 （1）電壓表與電阻并聯，電流表、滑動變阻器與電阻串聯，滑動變阻器要接一上一下；
為保護電路在連接電路過程中，開關應斷開；
（2）電阻很燙發出焦臭味，是因為電阻由于電流過大燒壞，根據電流表和電壓表有示數進行分析具體原因；
（3）根據電流表的量程和分度值讀出電流值；
根據串分壓的知識，換接電阻后，應保持電壓表的示數不變，根據串分壓的知識判斷滑片的移動方向；
（4）電流與電阻的關系：電壓一定，電流與電阻成反比；
（5）要探究電流和電壓的關系實驗，應保持電阻不變，可通過滑動變阻器改變電壓來完成；
（6）根據串聯電路的電壓、電流關系結合滑動變阻器的最大阻值進行分析；
根據串分壓的指針，當定值電阻最大時，滑動變阻器分得的電壓不變，所需的阻值最大，求得最大阻值與其實際最大阻值比較便可得出結論．

解答 解：
（1）電壓表與電阻并聯，由于電源電壓為6V，所以應選擇0～15V的量程；
電流表與電阻串聯，電路中的最大電流為I=$\frac{U}{R}$=$\frac{6V}{5Ω}$=1.2A，所以電流表應選擇0～3A的量程；
滑動變阻器已接了下面一個接線柱，可再接上面任意一個接線柱，如圖所示：

連接電路過程中，開關應該斷開；
（2）阻值為5Ω的定值電阻很燙且發出焦臭味，電流表電壓表都有示數，這說明是由于電路中的電流過大造成的，是因為滑動變阻器的阻值未調至最大；
（3）由乙圖知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數為0.4A；
此時電阻兩端的電壓為U=IR=0.4A×10Ω=4V；
將10Ω電阻換成15Ω后，電壓表的示數會變大，所以應該增大滑動變阻器的阻值，應當使滑動變阻的滑片向A移動，使電壓表的示數仍為4V不變；
（4）電流和電阻的關系為：電壓一定時，通過導體的電流與導體的電阻成反比；
（5）要探究電流和電壓的關系，電阻不變，改變電壓，可通過滑動變阻器完成電壓的改變，所以想法正確；
（6）當定值電阻為20Ω時，電路中的電流為0.1A，此時電路中的總電阻為R_總=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{0.1A}$=60Ω；
此時滑動變阻器的阻值應為R_滑=R_總-R=60Ω-20Ω=40Ω；
又滑動變阻器的最大阻值為35Ω，所以這組數據不真實．
故答案為：（1）見上圖；斷開；（2）閉合開關前沒有把滑動變阻器的阻值調到最大值；（3）0.4；A；4；（4）反比；（5）正確；（6）4； 因為20Ω電阻兩端的電壓為2V時，滑動變阻器接入電路中的電阻為40Ω，超過了滑動變阻器的最大值35Ω．

點評 此題是探究電流和電阻的關系實驗，考查了控制變量法的應用，同時考查了電流表、電壓表、滑動變阻器的接法，考查了電流表的讀數及電阻的計算，涉及到了串聯電路中電流、電壓的關系及歐姆定律的靈活應用．