Question

19．小美利用如圖甲電路探究電流跟電阻的關系，已知電源電壓為6V且保持不變，實驗用到的電阻阻值分別為5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω．

（1）請根據圖甲的電路圖將圖乙實物圖補充完整．
（2）實驗中多次改變R的阻值，調節滑動變阻器，使電壓表示數保持不變，記下電流表的示數，得到如圖丙I-R圖象．
①由實驗圖象可得出的結論：電壓一定時，通過導體的電流與它的電阻成反比．
②上述實驗中，小明利用5Ω的電阻完成試驗后，接下來的操作是：將10Ω的電阻接入電路中，閉合開關，向左（選填“左”“右”）移動滑片，使電壓表示數為2.5V，讀出電流表的示數．
（3）為完成整個實驗，根據上述定值電阻，應選擇最大阻值至少為35Ω的滑動變阻器，若實驗室只有標有“50Ω 0.3A”的滑動變阻器，上述定值電阻中有1個不能夠完成上述試驗．
（4）小勇接著又找來小燈泡，利用原電路進行“測量燈泡電阻大小”的實驗．
①小勇調節滑動變阻器，進行多次試驗，每次得到燈泡的電阻不同，于是他求出了燈泡電阻的平均值作為燈泡的電阻，你認為他的做法是錯誤（選填“對”“錯”），理由是：燈絲電阻受溫度的影響
②小勇同學利用實驗室其他器材，連成如圖丁電路圖，若電源電壓保持不變，電路完好，閉合開關S，當滑動變阻器滑片P在兩端點間移動時，電壓表V₁的示數為U₁，電壓表V₂的示數為U₂，電流表的示數為I，滑動變阻器介入電路中的阻值為R，電路的總功率為P，則他們之間的關系下列正確的是A．

Answer 1

分析 （1）進行實物圖的連接，注意電流表、電壓表和滑動變阻器的接法，電壓表與電阻并聯，滑動變阻器要接一上一下；
（2）①根據圖象分析電流和電阻的關系：電壓一定，電流和電阻成反比；②根據圖乙確定一組電流和電阻值，根據U=IR計算出電壓；換用較大的電阻后，根據串分壓的關系，電壓表的示數會變大，則應增大滑動變阻器的阻值減小電阻兩端的電壓，保持電壓表的示數不變．
（3）由圖3找出實驗時電路的最小電流，由串聯電路的特點及歐姆定律求出此時滑動變阻器接入電路的阻值，據此確定滑動變阻器的最大阻值．
（4）①燈絲電阻受溫度的影響；②根據圖象分析；

解答 解：（1）將電壓表與電阻并聯，滑動變阻器已接了下面一個接線柱，可再接上面任意一個接線柱，如圖所示：
；
（2）①由圖象知，電壓一定時，電流和電阻成反比；
②由圖象知，當R=5Ω時，電流表的示數為0.5A，所以電阻兩端的電壓U=IR=0.5A×5Ω=2.5V，在整個過程中，R兩端的電壓保持2.5V不變；
將5Ω的電阻換為10Ω后，電壓表的示數變大，本實驗的前提是控制電壓表示數不變，所以應減小電壓表的示數，增大滑動變阻器兩端的電壓，所以應增大滑動變阻器的阻值，將滑片向左滑動，保持電壓表的示數為2.5V，并讀出電流表的示數．
（3）由圖丙可知：電路的最小電流為0.1A，電阻R的最大阻值為25Ω；
則定值電阻兩端的電壓為U=IR=0.1A×25Ω=2.5V；
滑動變阻器兩端的電壓為：U'=6V-2.5V=3.5V；
則滑動變阻器接入電路的阻值：R'=$\frac{U'}{I}$=$\frac{3.5V}{0.1A}$=35Ω；即滑動變阻器的最大阻值至少為35Ω；
由“50Ω 0.3A”的滑動變阻器規格可知，電路的最大電流I=0.3A；
所以，定值電阻的最小阻值為：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.3A}$≈8.3Ω，則5Ω的電阻不能完成實驗，其余電阻能完成實驗；
（4）①燈絲電阻受溫度的影響，燈絲電阻是變化的，故小勇的做法是錯誤的；
②A、由公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，電路的總電阻變大，電壓不變，總功率變小，故A正確；
B、電壓表V₁的示數為U₁，當電路中的電流為0時，V₁的示數也為0；而圖中電流為0時，V₁的示數不為0，故B錯誤；
C、電壓表V₁測的是R₁兩端的電壓，當U₁變大時，由I=$\frac{U}{R}$可知電路中的電流是變大的，由公式P=UI可知，電路的總功率變大，該圖不滿足這個規律，故C錯誤；
D、在串聯電路中，電源電壓等于各部分電壓之和，即U=U₁+U₂；當電壓表V₂的示數最大時，電壓表V₁也有一定的數值，該圖不滿足這個規律，故D錯誤．
故答案為：（1）見上圖；
（2）①電壓一定時，通過導體的電流與它的電阻成反比；②左；2.5．
（3）35；1；（4）①錯誤；燈絲電阻受溫度的影響；②A．

點評 本題是探究電流跟電阻關系的實驗，通過實驗探究考查了電壓表、電流表、滑動變阻器的使用、分析圖象獲取信息的能力，綜合性較強，但需認真、細心分析．