Question

3．現有下列器材：蓄電池（6V）、電流表（0～0.6A，0～3A）、電壓表（0～3V，0～15V）、定值電阻（若干）、開關、滑動變阻器和導線，要利用這些器材探究“電壓不變時，電流與電阻的關系”．

（1）根據圖甲，將圖乙中的實物電路連接完整．
（2）正確連接電路后閉合開關，在移動變阻器滑片P時，兩電表示數突然都變為零，則電路故障可能為B．
A．R短路    B．滑片P接觸不良    C．R₀短路    D．R₀斷路
（3）實驗中多次換用不同阻值的定值電阻，并調節滑動變阻器的滑片，使電壓表示數保持不變，讀出對應于不同阻值的電流表示數，并記于表格中．請你利用表格中的數據，在坐標紙上畫出導體中的電流隨電阻變化的圖象．

實驗次數	1	2	3	4	5	6
電阻R/Ω	5	10	15	20	25	30
電流I/A	0.6	0.3	0.2	0.15	0.12	0.1

（4）在做完第一次實驗后，接下來的操作是：斷開開關，將5Ω的定值電阻更換為10Ω的定值電阻，再將滑動變阻器的滑片滑到A（填“A”或“B”）端，然后閉合開關，移動滑片，使電壓表示數為3V時，讀出電流表的示數．
（5）為完成整個實驗，應該選取哪種規格的滑動變阻器是A．
A．50Ω  1.0A    B．50Ω 0.5A
C．20Ω  1.0A    D．20Ω 0.5A．

Answer 1

分析 （1）根據電路圖連接實物電路圖．
（2）常見電路故障有斷路與短路，分析清楚電路結構，根據電流表和電壓表的示數判斷電路中出現斷路或短路；
（3）根據表中實驗數據，在坐標系中描出對應的點，然后用平滑的曲線把各點連接起來，作出I-R圖象．
（4）探究電流與電阻關系實驗，應保持電阻兩端電壓不變，更換大電阻后，應移動滑片增加滑動變阻器接入電路的阻值，以保證電阻兩端電壓不變．
（5）求電路電流最小時滑動變阻器接入電路的阻值，然后選擇滑動變阻器規格．

解答 解：（1）根據電路圖連接實物電路圖，如圖所示：
．
（2）由圖可知，電阻箱R₀與滑動變阻器R串聯，電流表測電路中的電流，電壓表測電阻箱R₀兩端的電壓；
A、如果滑動變阻器R短路，整個電路仍然是通路，電流表、電壓表示數都不為零，故A不符合題意；
B、如果滑片P接觸不良，整個電路斷路，電流表、電壓表示數都為零，故B符合題意；
C、如果電阻箱R₀短路，電壓表示數為零，電流表示數不為零，故C不符合題意；
D、如果電阻箱R₀斷路，電流表示數為零；電壓表測量電源電壓，示數不為零，故D不符合題意．
故選：B．
（3）應用描點法作圖，根據表中實驗數據，先在坐標系內描出對應點，然后作出圖象，如圖所示：
．
（4）由表中第一組實驗數據可知，定值電阻兩端電壓為U=0.6A×5Ω=3V，將5Ω的定值電阻更換為10Ω的定值電阻，
為保證電阻兩端電壓保持不變，應將滑動變阻器的滑片滑到A端移動，增大滑動變阻器接入電路的電阻值，增大滑動變阻器的分壓，使電壓表示數為3V時，讀出電流表的示數．
（5）滑動變阻器兩端電壓U_滑=U-U_R=6V-3V=3V，測最后一組實驗數據時，滑動變阻器接入電路的阻值R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3V}{0.1A}$=30Ω，實驗過程電路最大電流為0.6A，因此滑動變阻器應選A．
故答案為：（1）見上圖；（2）B；（3）見上圖；（4）A；3；（5）A．

點評 本題考查了連接實物電路圖、作I-R圖象、滑動變阻器調節、選擇實驗器材等；應用圖象法處理實驗數據是常用的方法，要掌握描點法作圖的方法．