Question

10．小亮在探究“電流和電阻的關系”的實驗中，用到了如下器材：兩節干電池、滑動變阻器、電流表、電壓表、開關、定值電阻R（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω）、導線若干，小亮在實驗時連接的電路如圖甲所示．
（1）請用筆畫線代替導線，將圖甲中的實物連接完整．
（2）本實驗中滑動變阻器起到保護電路元件安全和控制電壓表示數不變的作用．
（3）小亮連好電路后繼續操作，請將以下步驟按正確順序排列BDCA．（填選項前字母）
A．斷開開關，換接其他定值電阻，繼續實驗
B．將滑動變阻器的滑片P置于阻值最大的位置，閉合開關
C．記下電流表示數
D．調節滑動變阻器，使電壓表示數保持某值不變
（4）根據多次測量數據，描繪出電流隨電阻變化的曲線如圖乙所示，由此得出的結論是電壓不變時，通過導體的電流與導體的電阻成反比．
（5）由圖象可知，定值電阻兩端的電壓為2.5V．
（6）在本實驗中，既要維持上述電壓表的示數不變，又不能改變上述電流表的量程，能（選填“能”或“不能”）接入4.5Ω的定值電阻進行實驗．

Answer 1

分析 （1）將電流表、電阻、變阻器串聯在電路中，電壓表與電阻并聯，由圖乙數據確定電流表選用的量程，變阻器按一上一下接入電路中；
（2）探究“電流和電阻的關系”的實驗中，要控制電壓表示數不變，據此分析；
（3）探究“電流和電阻的關系”的實驗中，要控制電壓表示數不變：為保護電路，將滑動變阻器的滑片P置于阻值最大的位置，為得出普遍性的結論，要換不同的電阻做實驗，閉合開關，調節滑動變阻器，使電壓表示數保持某值不變；記下電流表示數，斷開開關，換接其他定值電阻，繼續實驗，確定正確的順序；
（4）（5）由圖求出幾個點對應的電阻與電流的坐標之積為：U=IR=0.1A×25Ω=0.5A×5Ω=0.25A×10Ω=----=2.5V，分析回答；
（6）根據串聯電路的規律和分壓原理求出變阻器連入電路中的電阻，再由串聯電路的規律和歐姆定律求出此時電路中的最大電流，與電流表量程比較；

解答 解：（1）將電流表、電阻、變阻器串聯在電路中，電壓表與電阻并聯，由圖乙數據，電流表選用小量程，變阻器按一上一下接入電路中，如下所示：

（變阻器接右下接線柱也可）
（2）探究“電流和電阻的關系”的實驗中，要控制電壓表示數不變，故本實驗中滑動變阻器起到保護電路元件安全和控制電壓表示數不變的作用；
（3）探究“電流和電阻的關系”的實驗中，要控制電壓表示數不變，為得出普遍性的結論，要換不同的電阻做實驗：為保護電路，將滑動變阻器的滑片P置于阻值最大的位置，閉合開關；調節滑動變阻器，使電壓表示數保持某值不變；記下電流表示數，斷開開關，換接其他定值電阻，繼續實驗，故按正確順序排列為B、D、C、A；
（4）（5）由圖乙可知，幾個點對應的電阻與電流的坐標之積為：U=IR=0.1A×25Ω=0.5A×5Ω=0.25A×10Ω=----=2.5V，為一定值，故得出的結論是：電壓不變時，通過導體的電流與導體的電阻成反比；
由此可知，定值電阻兩端的電壓為2.5V；
（6）當接入4.5Ω的定值電阻進行實驗時，因控制電壓表示數不變，由串聯電路的電壓規律，變阻器分得的電壓
U_滑=U-U_表=3V-2.5V=0.5V，
變阻器的電壓為電壓表示數的$\frac{0.5V}{2.5V}$=$\frac{1}{5}$，由分壓原理，變阻器連入電路中的電阻為：
$\frac{1}{5}$×4.5Ω=0.9Ω，由電阻的串聯和歐姆定律，此時電路中的電流：
I_大=$\frac{U}{{R}_{小}+R}=\frac{3V}{0.9Ω+4.5Ω}$≈0.56A＜0.6A，故既要維持上述電壓表的示數不變，又不能改變上述電流表的量程，能接入4.5Ω的定值電阻進行實驗．
故答案為：（1）如上所示；（2）控制電壓表示數不變；（3）BDCA；（4）電壓不變時，通過導體的電流與導體的電阻成反比；（5）2.5；（6）能．

點評 本題探究電流和電阻的關系，考查電路的連接、控制變量法的運用、操作順序、數據分析及對器材的選擇．