Question

8．在探究電流與電壓、電阻的關系中：
【實驗器材】電源（電壓恒為4.5V），電流表、電壓表各一只，開關一個，三個定值電阻（5Ω、10Ω、15Ω），三只滑動變阻器（10Ω 1.5A、20Ω 1.5A、50Ω 1A），導線若干．
【實驗過程】
（1）在虛線框內畫出圖所示實物圖的電路圖．

（2）小明按圖正確連接電路后，閉合開關前，應把滑動變阻器的滑片滑到最右端（選填“左”或“右”），閉合開關后，發現電流表示數為0，電壓表指針超過量程．你認為造成這一現象的原因是電阻斷路．
（3）小紅在探究時，先將5Ω的電阻連入電路中，閉合開關，移動滑片，使電壓表的示數為1.5V，并記下電流值．接著斷開開關，取下5Ω電阻，改接10Ω的電阻（滑動變阻器滑片位置未動），當他接入10Ω電阻后，閉合開關，應將滑動變阻器滑片向右端移動（選填“左”或“右”），直至電壓表示數為1.5V，再次記下電流值．

電阻R/Ω	5	10	15
電流I/A	0.30	0.15	0.10

（4）接著小紅換用15Ω的電阻重復上述實驗，得到了上表中的實驗數據，分析數據得出：在電壓不變時，通過導體的電流與導體的電阻成反比
（5）小紅實驗時所選擇的滑動變阻器規格是50Ω 1A．

Answer 1

分析 （1）根據實物圖畫出電路圖；
（2）閉合開關前，應把滑動變阻器的滑片滑到阻值最大處，若電流表示數為0，說明電路可能斷路；電壓表示數超過量程即3V，說明電壓表與電源連通，則與電壓表并聯的支路以外的電路是完好的，則與電壓表并聯的電阻斷路了；
（3）根據控制變量法，研究電流與電阻的關系時，需控制定值電阻的電壓相同，當換上大電阻時，根據分壓原理確定電壓表示數的變化，由串聯電路電壓的規律結合分壓原理確定滑片移動的方向；
（4）分析表中數據得出結論；
（5）根據串聯電路電壓的規律及分壓原理確定變阻器的規格．

解答 解：（1）根據實物圖畫出電路圖，如下所示：

（2）閉合開關前，應把滑動變阻器的滑片滑到阻值最大處，即最右端，閉合開關后，發現電流表示數為0，電壓表指針超過量程．你認為造成這一現象的原因是電阻斷路．
（3）斷開開關，取下5Ω電阻，改接10Ω的電阻（滑動變阻器滑片位置未動），根據分壓原理，電壓表示數變大；研究電流與電阻的關系時，要控制電壓表示數不變，應減小變阻器的電壓，由串聯電路電壓的規律，應增大變阻器的電壓，由分壓原理，應增大變阻器連入電路中的電阻，應將滑動變阻器滑片向右端移動，直至電壓表示數為1.5V，再次記下電流值．
（4）由表中數據可知，電阻為原來的幾倍，通過的電流為原來的幾分之一，故得出的結論是：在電壓不變時，通過導體的電流與導體的電阻成反比；
（5）根據串聯電路電壓的規律，變阻器分得的電壓為U_滑=U-U_表=4.5V-1.5V=3V，變阻器的電壓為定值電阻的$\frac{3V}{1.5V}$=2倍，當最大的定值電阻15Ω接入電路中，由分壓原理，變阻器連入電路中的電阻：R_滑=2×15Ω=30Ω，由表中數據可知，電路中的最大電流為0.3A，故選用50Ω 1A的變阻器．
故答案為：（1）如上所示；（2）右；電阻斷路；（3）右；電壓表示數為1.5V；（4）在電壓不變時，通過導體的電流與導體的電阻成反比；（5）50Ω 1A．

點評 本題探究電流與電壓、電阻的關系，考查電路圖的畫法、注意事項、故障分析、操作過程、數據分析、控制變量法的運用及對器材的選擇．