Question

4．在探究“電流與電阻的關系”的實驗中，小明設計了如圖電路．電源電壓是4.5V，他選擇了10Ω、20Ω、30Ω三個電阻進行實驗，不同定值電阻兩端控制恒為2.5V．
（1）連接電路時，開關應處于斷開狀態．
（2）連接好電路，閉合開關，發現電流表沒有示數，移動滑動變阻器的滑片，電壓表示數始終接近電源電壓．造成這一現象的原因可能是A（填字母）
A、電阻斷路   B．電流表壞了   C．滑動變阻器短路   D．電阻短路
（3）排除故障進行實驗，他把10Ω的電阻換成20Ω的電阻后，同時應將變阻器滑片向左（選填“左”或“右”）滑動到適當位置．
（4）在三次實驗中，滑動變阻器接入電路的最小電阻是4Ω．

Answer 1

分析 （1）連接電路時，開關應處于斷開狀態；
（2）電流表沒有示數，電壓表示數始終接近電源電壓，電路故障可能為電壓表所測量的電阻斷路；
（3）探究電流與電阻的關系實驗，應控制電阻兩端電壓不變；根據電路圖與歐姆定律分析滑片移動方向．
（4）電阻的阻值最小時，滑動變阻器的阻值最�。�

解答 解：（1）在連接電路時開關應處于斷開狀態，這是為了防止電路中有短路的地方而導致損壞電路元件．
（2）A、閉合開關，發現電流表沒有示數，移動滑動變阻器的滑片，電壓表示數始終接近電源電壓，原因可能是電壓表所測量的電阻斷路，這樣使得電壓表串聯入電路中，故A符合題意；
B、如果電流表壞了，整個電路斷路，電壓表也不會有示數，故B不合題意；
C、如果滑動變阻器短路，電流表會有示數，且更大，故C不合題意；
D、如果電阻短路，則電壓表的示數將為零，且電流表的示數將變大，故D不合題意．
（3）探究“電流與電阻的關系”，應不斷改變電阻阻值而控制電阻兩端電壓不變．該實驗中滑動變阻器的作用除了保護電路外，其作用主要是控制電阻兩端電壓保持不變；根據串聯電路的分壓原理，把10Ω換成20Ω，電阻分壓變大，滑動變阻器分壓變小，為保持電阻兩端電壓不變，應減小電阻分壓，增大滑動變阻器分壓，應使滑動變阻器接入電路的阻值變大，由圖示電路圖可知，閉合開關后應向左移動滑片，同時眼睛盯住電壓表，直到電壓表示數為2.5V為止．
（4）電阻為5歐姆時，電路中的電流為：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.5V}{5Ω}$=0.5A，此時電路的總電阻為R'=$\frac{U'}{I}$=$\frac{4.5V}{0.5A}$=9Ω，滑動變阻器接入電路的最小電阻是9Ω-5Ω=4Ω．
故答案為：（1）斷開；（2）A；（3）左；（4）4．

點評 探究電流與電阻關系實驗，應采用控制變量法，即控制電阻兩端電壓不變．考查了電路連接、滑動變阻器的使用、電路故障的判斷和圖象的題解等．判斷電路故障時，要根據故障的表現，逐一分析可能的原因或現象，最后做出判斷，是較易出錯的問題．