Question

在“探究電流跟電阻關系”的實驗中，小明設計的實驗電路圖如圖甲所示，已知電源電壓恒為3V，滑動變阻器上標有“15Ω 1A”字樣．
（1）請用筆畫線代替導線，按電路圖將乙圖所示的實物電路補充完整；

（2）小明連接完最后一根導線后就發現電流表有示數而電壓表無示數，造成上述現象的原因分別是______、______．
（3）排除故障后，移動滑動變阻器的滑片，使電壓表的示數為1.5V，讀出并記下電流值；再將5Ω的電阻改接成10Ω的電阻，發現電壓表示數大于1.5V，于是他下一步的操作是：將滑動變阻器的滑片向______（填“左”或“右”）移動，使______并記下電流值；可當他再將10Ω的電阻改接成20Ω的電阻重復上述實驗時，卻發現無論如何電壓表的示數總是大于1.5V，其原因是______．
（4）此實驗得到的結論是______．

Answer 1

解：（1）電流表、滑動變阻器串聯接入電路，電路圖如由圖所示．
（2）連接完最后一根導線后發現電流表有示數，說明電路是通路，這是由連接電路時開關沒有斷開造成的；電壓表無示數，可能是電壓表之外電路斷路，電壓表與電源兩極不相連接造成的，或與電壓表并聯的電阻短路造成的，電流表有示數，說明電路不存在斷路，則電壓表無示數是由與電壓表并聯的電阻R短路造成的；
（3）定值電阻由5Ω更換為10Ω后，定值電阻分壓變大，大于原來的電壓1.5V，為保持定值電阻兩端電壓1.5V不變，由電路圖可知，應向左移動滑動變阻器滑片，增大滑動變阻器接入電路的阻值，增大滑動變阻器的分壓，使定值電阻兩端電壓減小到原來的值1.5V，保持電阻兩端電壓不變；當定值電阻阻值是20Ω時，電路電流I===0.075A，滑動變阻器兩端電壓U_滑=U-U_R=3V-1.5V=1.5V，滑動變阻器接入電路的阻值R_滑===20Ω＞15Ω，即滑動變阻器接入電路的阻值小于電路需要接入的阻值，所以論如何電壓表的示數總是大于1.5V；
（4）由歐姆定律：I=可知，當電壓U一定時，電流I與電阻R成反比．
故答案為：（1）電路圖如圖所示；（2）連接電路時開關沒有斷開；電阻R短路；
（3）左；電壓表示數為1.5V；滑動變阻器的最大阻值較小；（4）當電壓一定時，電流與電阻成反比．
分析：（1）由圖乙可知，電流表、滑動變阻器連接不完整，把電流表、滑動變阻器串聯接入電路，即可完成電路連接；
（2）連接電路時，開關應斷開；故障原因可能是電路存在斷路或短路，根據故障現象分析故障原因；
（3）當將電阻由5Ω更換為10Ω后，定值電阻阻值變大，定值電阻分壓變大，滑動變阻器分壓變小，為保證電阻兩端電壓不變，應移動滑動變阻器滑片，使滑動變阻器接入電路的阻值變大，使電阻兩端電壓減小；根據串聯電路特點及歐姆定律求出，定值電阻為20Ω時，滑動變阻器接入電路的阻值，根據該阻值分析實驗現象原因．
（4）根據歐姆定律，可以分析出：在電壓一定時，電流與電阻間的關系．
點評：本題考查了連接實物電路圖、電路故障分析、滑動變阻器的調節、實驗現象分析、分析實驗結論等問題，實驗中應用了控制變量法；第（3）小題是本題的難點，知道實驗過程中應控制定值電阻兩端的電壓不變，分析清楚電路結構、掌握串聯電路特點是正確解題的基礎與關鍵．