Question

13．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，電源電壓恒為6V電路圖如圖甲所示．

（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（斷開或閉合）狀態．
（3）連接好電路．閉合開關，發現電壓表沒有示數，電流表有示數，移動滑動變阻器的滑片，電壓表示數始終沒有示數．造成這一現象的原因可能是D（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（填左或右）滑動，同時眼睛盯住電壓表才可能達到這個目的．
（5）為保證上述實驗順利進行，滑動變阻器的最大阻值至少是35Ω．
（6）根據實驗數據，作出I-R圖象如圖丙所示．根據實驗目的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）電流表有示數，說明整個電路是通路，電壓表無示數，說明電壓表并聯部分發生了短路；
（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）根據串聯電路中電流相等分析當改用25Ω的電阻時，滑動變阻器的最大阻值，便可得出結論；
（6）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）根據電路圖可知，電阻和滑動變阻器串聯，電壓表測量電阻兩端電壓，電流表測量電路電流．
如果電阻發生短路，電流表有示數且較大，移動滑動變阻器的滑片，電壓表示數始終沒有示數．
（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．
（5）探究電流和電阻的關系，需保持導體兩端的電壓不變，根據串分壓的知識，當導體電阻為25Ω時，所需滑動變阻器的阻值最大；
由圖象知，當R=25Ω時，I=0.1A，則R_總=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{0.1A}$=60Ω
R_滑=60Ω-25Ω=35Ω，所以滑動變阻器的最大阻值最小為35Ω；
（6）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）D；（4）調節電阻兩端電壓保持不變；左；電壓表；（5）35；（6）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．