Question

8．在“探究導體的電流跟電阻的關系”實驗中，老師提供的器材有：電源（電壓恒定為4.5V），電流表、電壓表和開關各一個，四個定值電阻（10Ω、15Ω、20Ω、30Ω），兩個滑動變阻器（規格分別是“5Ω，2A”、“20Ω，1A”），導線若干．
（1）請用筆畫線表示導線，在圖（甲）中將實驗電路圖連接完整．

（2）在連接電路時，要求先將開關、滑動變阻器分別處于D的位置（填字母）
A．閉合、阻值最大處       B．斷開、阻值最小處
C．斷開、阻值任意處       D．斷開、阻值最大處
（3）實驗時，先在ab間接接入10Ω電阻，移動滑P，使電壓表示數為3V，并記錄相應的電流值；再改接l5Ω的電阻，此時滑片P應向c（選填“c”或“d”）端移動，這樣移動滑片的目的是：使定值電阻兩端的電壓保持3V不變．
（4）本實驗需在ab間先后接入上述四個定值電阻，為完成整個實驗，選擇的滑動變阻器的最大阻值至少不少于15Ω，故選取規格為“20Ω，1A”的滑動變阻器．實驗時，閉合開關，移動滑片P，如果發現電流表都沒示數，而電壓表示數都接近電源電壓，則出現該現象的原因可能是定值電阻斷路．
（5）通過實驗獲得數據，得到如題圖（乙）所示導體的電流I隨電阻R變化的圖象，由圖象可得出結論：電壓一定時，通過導體的電流與導體的電阻成反比．

Answer 1

分析 （1）根據歐姆定律求出定值電阻的阻值最小且變阻器接入電路中電阻為零時電路中的電流，然后確定電流表的量程且與定值電阻串聯，滑動變阻器按一上一下的原則串聯在電路中；
（2）為防止電路中的電流過大燒壞電路元件，連接電路時開關應斷開，滑動變阻器處于最大阻值處；
（3）當將電阻由5Ω更換為10Ω后，定值電阻阻值變大，定值電阻分壓變大，滑動變阻器分壓變小，為保證電阻兩端電壓不變，應向c端移動滑動變阻器滑片，使滑動變阻器接入電路的阻值變大，使定值電阻兩端電壓保持3V不變；
（4）根據歐姆定律求出電路中的最小電流，利用串聯電路的電壓特點和歐姆定律求出滑動變阻器接入電路中的電阻，然后確定變阻器的規格；電壓表示數都接近電源電壓，說明電壓表與電源之間是通路，電流表沒示數說明電路斷路，即電壓表并聯部分斷路；
（5）用控制變量法進行分析，即電壓一定時，通過導體的電流與電阻成正比．

解答 解：（1）當定值電阻的阻值為10Ω，且滑動變阻器接入電路中的電阻為零時，電路中的電流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{4.5V}{10Ω}$=0.45A，則電流的量程為0～0.6A，且與定值電阻串聯；
滑動變阻器按一上一下的原則串聯在電路中，如下圖所示：

（2）為保護電路，在連接電路時，開關應斷開，滑動變阻器的滑片處于最大阻值處，故選D；
（3）定值電阻由5Ω更換為15Ω后，定值電阻分壓變大，大于原來的電壓，為保持定值電阻兩端電壓不變，
由電路圖可知，應向c端移動滑動變阻器滑片，增大滑動變阻器接入電路的阻值，增大滑動變阻器的分壓，使定值電阻兩端電壓減小到原來的3V，保持定值電阻兩端電壓一定；
（4）實驗中，當定值電阻是30Ω時，流過電路的電流I=$\frac{3V}{30Ω}$=0.1A，
滑動變阻器接入電路的阻值應為R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{4.5V-3V}{0.1A}$=15Ω＞5Ω，
為使實驗能順利進行，可以更換最大阻值較大的滑動變阻器，使用規格為“20Ω 1A”的滑動變阻器，使定值電阻兩端的電壓變大，等于3V；
實驗時，閉合開關，移動滑片P，如果發現電流表都沒示數，而電壓表示數都接近電源電壓，則電壓表并聯部分斷路，可能是定值電阻斷路；
（5）從表中數據可以看出，導體兩端的電壓一定時，通過導體的電流跟導體的電阻成反比．
故答案為：
（1）如上圖所示；
（2）D；
（3）c；使定值電阻兩端的電壓保持3V不變；
（4）15；“20Ω，1A”；定值電阻斷路；
（5）電壓一定時，通過導體的電流與導體的電阻成反比．

點評 本題考查了實物電路圖的連接和注意事項、串聯電路的特點、歐姆定律的應用等，知道實驗過程中應控制定值電阻兩端的電壓不變是正確解題的基礎與關鍵．