Question

20．在探究“電流與電阻的關系”的實驗過程中，小明選擇了5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω五個電阻進行實驗，電路圖如圖所示．

（1）請用筆畫線代替導線將圖乙中未完成的電路完成，且使變阻器滑片向右移動時電流表示數變大．（導線不能交叉）
（2）連接電路時，開關應處于斷開（選填“斷開”或“閉合”）狀態．
（3）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
（4）排除電路故障進行實驗．為達到實驗目的，滑動變阻器除了起到保護電路的作用外，還起到調節電阻兩端電壓保持不變的作用．實驗中，當把5Ω的電阻換成10Ω的電阻后，應把變阻器滑片向左（選填“左”或“右”）滑動至電壓表的示數為2.5V為止．
（5）根據實驗數據，作出I-R圖象如圖丙所示，分析圖象可得出結論：電壓不變時，導體中的電流與導體的電阻成反比．

Answer 1

分析 （1）由圖甲，R與滑動變阻器串聯，電壓表測R兩端電壓，滑片向右移動時電流表示數變大，即電阻變小；
（2）連接電路時，開關應處于斷開狀態；
（3）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；
（4）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．
（5）根據圖象得出電流和電阻的關系：電壓不變，導體中的電流與電阻成反比；

解答 解：
（1）由圖甲，實驗中電壓表測R兩端電壓，滑動變阻器與R串聯，滑片向右移動時電流表示數變大，即電阻變小，所以應把變阻器右下角接線柱接入電路．如圖所示：
．
（2）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．
（3）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．
（4）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5Ω換成10Ω，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U=5Ω×0.5A=2.5V為止．
（5）由圖象知，電壓不變時，導體中的電流與導體的電阻成反比．
故答案為：（1）見上圖；（2）斷開；（3）A；（4）調節電阻兩端電壓保持不變；左；2.5；（5）電壓不變時，導體中的電流與導體的電阻成反比．

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．