Question

1．探究通過導體的電流與電壓和電阻的關系實驗中，有如下器材：電壓表、電流表、滑動變阻器、開關、兩節干電池、定值電阻R（分別為5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω）、導線若干．小明在實驗時連接的電路如圖1所示．

（1）在探究“電流與電壓的關系”實驗中：
①連接電路時，開關應斷開，滑動變阻器滑片要移至A（填“A”或“B”）端；
②閉合開關S，無論如何移動滑動變阻器的滑片P，發現電流表示數幾乎為零，電壓表示數約為3V，此時，電路出現的故障可能是電阻R處斷路；小明排除故障后繼續實驗．
（2）在探究“電流與電阻的關系”實驗中：
①電路中滑動變阻器起到保護電路元件安全和控制電阻R兩端電壓不變的作用；
②小明先將R=10Ω的電阻接入，閉合開關，調節滑動變阻器的滑片，直到電壓表示數為2.5V，記下電流表示數；接著在滑動變阻器的滑片位置不變，把R換為5Ω的電阻時，應向B（填“A”或“B”）方向移動滑動變阻器的滑片P，同時眼睛盯住電壓表才可能達到目的；
③若要使所給的5個定值電阻分別接入電路中都能正常進行實驗，應該選取至少標有5Ω的滑動變阻器；
④根據多次測量數據描繪出電流隨電阻變化的曲線如圖2所示，小明由圖象得出的結論是：電壓一定時，導體中的電流與其電阻成反比．
（3）若繼續使用該實驗電路，還可以進行的實驗有伏安法測電阻（或測電功率）（只寫一個實驗名稱）．

Answer 1

分析 （1）①為保護電路，連接電路時，斷開開關，閉合開關前，將滑片移至最大阻值處；
②電流表示數幾乎為零，電壓表約等于電源電壓，則與電壓表并聯的電路斷路；
（2）①探究電流與電阻的關系，需保持電阻兩端的電壓不變，由滑動變阻器完成；
②把大電阻換為小電阻時，電壓表的示數變小，為使電壓表的示數達到原來的數值，應減小滑動變阻器的阻值，從而確定其移動方向；
③根據串分壓的知識進行分析，根據電阻的阻值越大，所需滑動變阻器的阻值越大，結合歐姆定律求出滑動變阻器的最小值；
④根據圖象得出電流與電阻的反比例關系；
（3）根據P=UI或R=$\frac{U}{I}$可測量電阻的電功率或電阻值．

解答 解：（1）在探究“電流與電壓的關系”實驗中：
①連接電路時，應斷開開關；
閉合開關前，要將滑動變阻器滑片移至A端；
②閉合開關S，無論如何移動滑動變阻器的滑片P，發現電流表示數幾乎為零，可能電路有斷路處，電壓表示數約為3V，說明電壓表到正負極處電路完好，出現的故障可能是與電壓表并聯的R處斷路；
（2）在探究“電流與電阻的關系”實驗中：
①電路中滑動變阻器起到保護電路元件安全和控制電阻R兩端電壓不變的作用；
②將10Ω電阻換為5Ω的電阻時，電壓表的示數變小，此時應減小滑動變阻器的阻值，向B方向移動滑動變阻器的滑片P，同時眼睛盯著電壓表的示數，當電壓表示數為2.5V時，記下電流表的示數；
③由圖示電路圖可知，電源電壓為1.5V×2=3V，由圖示圖象可知，電阻兩端電壓為U=0.5A×5Ω=2.5V，滑動變阻器兩端電壓為：U_滑=U-U_R=3V-2.5V=0.5V，由串聯電路電流I處處相等，定值電阻與滑動變阻器接入電路的阻值之比：$\frac{R}{{R}_{滑}}$=$\frac{\frac{{U}_{R}}{I}}{\frac{{U}_{滑}}{I}}$=$\frac{{U}_{R}}{{U}_{滑}}$=$\frac{2.5V}{0.5V}$=$\frac{5}{1}$，
則R_滑=$\frac{1}{5}$R，即：定值電阻阻值是滑動變阻器接入電路阻值的5倍，
使所給的5個定值電阻“5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω”分別接入電路中都能正常進行實驗，當定值電阻為25Ω時，滑動變阻器接入電路的阻值最大，為：R_滑最大=$\frac{1}{5}$R=$\frac{1}{5}$×25Ω=5Ω，若要使所給的5個定值電阻分別接入電路中都能正常進行實驗，滑動變阻器最大阻值至少為5Ω，則應該選取至少標有5Ω的滑動變阻器；
④根據多次測量數據描繪出電流隨電阻變化的曲線如圖2所示，小明由圖象得出的結論是：電壓一定時，電流與電阻成反比．
（3）若繼續使用該實驗電路，還可以進行的實驗有伏安法測電阻或測量電功率．
故答案為：（1）①斷開；A；②電阻R處斷路；（2）①控制電阻R兩端電壓不變；②B；電壓表；③電壓一定時，導體中的電流與其電阻成反比；（3）伏安法測電阻（或測電功率）．

點評 本題考查了實驗分析，探究電流與電壓、電阻關系實驗，要采用控制變量法，應用控制變量法分析即可正確解題．