Question

9．現有下列器材：學生電源（6V），電流表（0-0.6A，0-3A）、電壓表（0-3V，0-15V）、定值電阻（5Ω、10Ω、20Ω各一個）、開關、滑動變阻器和導線若干，利用這些器材探究“電壓不變時，電流與電阻的關系”

（1）請根據圖甲所示的電路圖用筆畫線代替導線將圖乙所示的實物連接成完整電路．（要求連線不得交叉）
（2）實驗中依次接入三個定值電阻，調節滑動變阻器的滑片，保持電壓表示數不變，記下電流表的示數，利用描點法得到如圖丙所示的電流I隨電阻R變化的圖象．由圖象可以得出結論：電壓一定時，導體中的電流與電阻成反比．
（3）上述實驗中，小強用5Ω的電阻做完實驗后，保持滑動變阻器滑片的位置不變，接著把R換為10Ω的電阻接入電路，閉合開關，向A（選填“A”或“B”）端移動滑片，使電壓表示數為2V 時，讀出電流表的示數．
（4）為完成整個實驗，應該選取哪種規格的滑動變阻器A．
A.50Ω 1.0A     B.30Ω 1.0A       C.20Ω 1.0A．

Answer 1

分析 （1）將電壓表與電阻并聯，滑動變阻器與電阻串聯，且要接一上一下；
（2）分析圖丙中圖象，曲線上每一點對應的電流和電阻的乘積相等，據此得出結論；
（3）將5Ω的電阻更換為10Ω的電阻接入電路后，電路中的總電阻變大，電路中的電流減小，滑動變阻器兩端的電壓減小，根據串聯電路的電壓特點可知定值電阻兩端的電壓變大，要使定值電阻兩端的電壓不變，應減小電路中的電流，增大滑動變阻器接入電路中的電阻，直到電壓表的示數達到原來的示數不變；
（4）由圖丙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小的最大阻值．

解答 解：（1）將電壓表與電阻并聯，滑動變阻器與電阻串聯，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）分析圖丙圖象，曲線上每點對應的電流和電阻的乘積都等于2V，由此得出結論：電壓一定時，導體中的電流與電阻成反比；
（3）將5Ω的電阻更換為10Ω的電阻接入電路后，定值電阻兩端的電壓增大，要使電壓表的示數不變，應減小電路中的電流，增大滑動變阻器接入電路中的電阻即滑片向A移動，直到電壓的示數達到2V為止；
（4）由圖丙知，電路的最小電流I=0.1A，此時滑動變阻器接入電路的阻值最大，
因串聯電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，滑動變阻器兩端的電壓：
U_滑=U-U_R=6V-2V=4V，
由I=$\frac{U}{R}$可得，滑動變阻器接入電路的阻值：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{4V}{0.1A}$=40Ω，
則選用變阻器的規格為“50Ω 1.0A”．
故答案為：
（1）如上圖所示；
（2）電壓一定時，導體中的電流與電阻成反比；
（3）A；2；
（4）A．

點評 本題通過實驗探究考查了實物圖的連接、滑動變阻器的正確使用、串聯電路特點和歐姆定律的應用，分析圖象獲取信息和利用好控制變量法是解題的關鍵．