Question

19．在“探究導體的電流跟電阻的關系“實驗中，老師給每個小組提供的器材有：電源（電壓恒為6V），電流表、電壓表和開關各一個，五個定值電阻（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω），兩個滑動變阻器（規格分別是“20Ω  2A”、“50Ω   1A”），導線若干．

（1）小明連接的如圖1電路中存在連線錯誤，只需改動一根導線，即可使連線正確，請在接錯的導線上打“×”，并用筆畫線代替導線畫出正確的接法．
（2）連接電路時，開關S應處在斷開狀態，滑動變阻器的滑片P應置于B端（選填“A”或“B”）．
（3）正確連接電路后閉合開關，在移動滑動變阻器滑片時，兩電表的示數突然都變為零，則電路故障可能為C．
A、滑動變阻器短路    B、定值電阻R短路
C、滑片P接觸不良     D、定值電阻R斷路
（4）排除故障后，小明進行了多次實驗，并根據實驗數據描繪出如圖2所示的圖象，請分析圖象信息，找出實驗中存在的問題：沒有控制定值電阻兩端的電壓相等．
（5）玥玥同學實驗中測量得到的數據如表：

電阻R/Ω	5	10	15	20	25
電流I/A	0.6	0.3	0.2	0.15	0.12

分析表中數據可知，玥玥同學選用的滑動變阻器的規格為“50Ω 1A”，并可得出的結論是：電壓不變時，通過導體的電流與導體的電阻成反比．

Answer 1

分析 （1）滑動變阻器應采用“一上一下”的接法串聯接入電路，電流表應串聯在電路中，電壓表與電阻并聯，由此分析判斷錯誤并改正；
（2）連接電路時，開關應斷開，應將滑動變阻器的滑片移至最大阻值處；
（3）兩個電表均無示數，說明電路中一定存在斷路故障，再分析是定值電阻斷路還是滑動變阻器斷路；
（4）探究導體的電流跟電阻的關系實驗，應控制定值電阻兩端的電壓不變，分析數據并計算判斷是否控制了定值電阻兩端的電壓不變；
（5）根據表中數據，用公式U=IR計算出電阻兩端的電壓；根據串聯分壓的知識，當定值電阻的阻值最大時，所需的滑動變阻器的阻值也最大，結合歐姆定律的知識計算變阻器應接入電路中的阻值，從而判斷滑動變阻器的規格；分析表中數據得出實驗結論．

解答 解：（1）由實物圖可知，電流表與定值電阻并聯了，電壓表卻串聯在電路中，所以應該讓電流表與定值電阻串聯，電壓表與定值電阻并聯，修改的電路連接如圖所示：

（2）連接電路時，為保護電路，開關S應處在斷開狀態，滑動變阻器的滑片P應置于最大阻值處，由上圖可知，滑片應置于B端；
（3）正確連接電路后閉合開關，在移動滑動變阻器滑片時，兩電表的示數突然都變為零，說明電路中一定存在斷路故障，故排除短路故障；若定值電阻R斷路，則電壓表兩接線柱與電源兩極相通，電壓表有示數，不符合題意，故排除定值電阻R斷路；所以故障是滑片P接觸不良，故選C．
（4）由圖2可知，當R=5Ω時，I=0.6A，則定值電阻兩端的電壓U=IR=0.6A×5Ω=3V；
當R′=10Ω時，I′=0.4A，則定值電阻兩端的電壓U′=I′R′=0.4A×10Ω=4V；
顯然定值電阻兩端的電壓發生了變化，而本實驗需要控制定值電阻兩端的電壓不變，故實驗中存在的問題是沒有控制定值電阻兩端的電壓相等；
（5）由表格數據可知，當用25Ω的電阻做實驗時，電路中電流最小為0.12A；
定值電阻兩端的電壓：U_R=IR=0.12A×25Ω=3V；
滑動變阻器兩端的電壓：U_滑=U-U_R=6V-3V=3V；
滑動變阻器接入電路中的阻值：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3V}{0.12A}$=25Ω，故不能用規格為“20Ω  2A”的滑動變阻器做實驗，玥玥同學選用的滑動變阻器的規格應為“50Ω  1A”；
根據表中數據可得出的結論是：電壓不變時，通過導體的電流與導體的電阻成反比．
故答案為：
（1）如上圖所示；（2）斷開，B；（3）C；（4）沒有控制定值電阻兩端的電壓相等；
（5）“50Ω  1A”；電壓不變時，通過導體的電流與導體的電阻成反比．

點評 本題是探究“導體中電流跟電阻的關系”的實驗，考查了電路連接、實驗方法、數據分析等，考查全面，難度適中，這個實驗是常考題，能靈活運用控制變量法是關鍵．