Question

7．在“探究電壓一定，電流與電阻的關系”實驗中，實驗室提供的實驗器材有：電源一個（兩端電壓恒為3V），電流表、電壓表各一個，開關一個，六個定值電阻（阻值分別為：4Ω、6Ω、8Ω、10Ω、14Ω和25Ω），三只滑動變阻器（規格分別為：“15Ω 1A“和”20Ω 0.3A“），導線若干．實驗前電壓表和電流表已調零，實驗時用導線a、b、c、d、e、f和g按如圖1所示方式連接電路．

①閉合開關前，應把滑動變組器的滑片調到A端（選填：“A“或”B“）
②閉合開關，調節滑動變阻器的滑片，結果電流表有示數，電壓表示數始終為零，則可能是導線e出現斷路．
③故障排除后．先將25Ω的定值電阻接入電路，閉合開關，移動滑動變阻器的滑片，使電壓表的示數為2V．并記下相應的電流值；然后改接14Ω的電阻，此時滑片應向B端滑動（選填：“A“或“B”）為了用六個定值電阻分別進行實驗，他應該選擇的一個滑動變阻器規格是“15Ω 1A”．
④小張測出了六組數據并在老師的指導下，通過做I-$\frac{1}{R}$圖象，來分析電壓一定時電流與電阻的關系．如圖2所示，小張已在坐標紙上描了六個點，請在圖中做出I-$\frac{1}{R}$圖象；并通過分析圖象，可以得出結論：當電壓一定時，電流和電阻成反比．

Answer 1

分析 ①閉合開關前，滑動變阻器的滑片應處于阻值最大處，分析電路連接確定移動方向；
②閉合開關，調節滑動變阻器的滑片，結果電流表有示數，電壓表示數始終為零，電壓表斷路；
③根據圖象分析電流與電阻間的關系；用小電阻替換大電阻后，電阻分壓變小，電壓表示數變小，為保持電阻兩端電壓不變，應減小滑動變阻器接入電路的阻值，減小滑動變阻器的分壓，使定值電阻兩端電壓變大，以便保持電阻兩端電壓不變；根據出定值電最小時的電路電流，由串聯電路特點，然后選擇滑動變阻器；
④根據描點用平滑曲線連接個點形成圖象，分析圖象得出結論．

解答 解：①根據實物電路結合滑動變阻器的使用規則，可知在該實驗中，閉合開關前，應該將滑動變阻器的滑片處于阻值最大處A端；
②閉合開關，調節滑動變阻器的滑片，結果電流表有示數，電壓表示數始終為零，可以確定電壓表斷路，分析電路可知是導線e斷路了；
③用25Ω的電阻做完實驗后，然后將14Ω的電阻接入電路，定值電阻分壓變小，電壓表的示數將變小，為保持電阻兩端電壓不變，由電路圖可知，應向B端移動滑片，減小滑動變阻器接入電路的阻值，減小滑動變阻器分壓，增大定值電阻兩端電壓，以便保持定值電阻電壓不變．
當定值電阻25Ω接入電路中時，電壓表的示數為2V，根據串聯分壓特點可知：$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}$=$\frac{{R}_{1}}{{R}_{2}}$，故$\frac{2V}{3V-2V}$=$\frac{25Ω}{{R}_{滑}}$，解得R_滑=12.5Ω；而當接入4Ω電阻時，電路中的電流為I=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{1}}$=$\frac{2V}{4Ω}$=0.5A＞0.3A，故應該選擇規格為“15Ω 1A”的滑動變阻器；
④圖象如下：

由圖可知：電壓一定時，I與$\frac{1}{R}$成正比，故可以得出結論：當電壓一定時，電流和電阻成反比．
故答案為：①A；②e；③B；“15Ω 1A”；④當電壓一定時，電流和電阻成反比．

點評 本題考查了電壓表和滑動變阻器的連接、串聯電路的分壓特點等，關鍵是分析圖象得出電流與電阻之間的關系，要注意I與$\frac{1}{R}$成正比時I與R成反比．