Question

6．小華用如圖甲所示的電路圖，研究通過導體的電流與導體電阻的關系，電源電壓恒為6V．改變電阻R的阻值，調節滑動變阻器滑片，保持R兩端的電壓不變，記下相應的4次實驗的電流和電阻值，描繪在乙圖中．

（1）在丙圖中，用筆線代替導線，將電路連接完整（要求滑片向左移動時變阻器電阻變小）；
（2）實驗中，他所選擇的變阻器是C（選填序號）；
A．10Ω　0.5A       B．20Ω　1A        C．50Ω　1.5A
（3）實驗過程中，該同學將圖甲中的電阻R由10Ω更換為20Ω，閉合開關后，若此時變阻器滑片還在上一次位置，下一步的操作應當向右 移動滑片（填“左”或“右”），使電壓表的示數為2V；
（4）實驗過程中，如果出現了電流表示數為0，電壓表示數接近6V，電路發生的故障可能是電阻斷路．
（5）乙圖中陰影部分面積表示的物理量是電壓．

Answer 1

分析 （1）研究通過導體的電流與導體的電阻的關系時，應控制電壓表的示數不變，由圖乙給出的點和歐姆定律求出電壓表的示數，據此選擇量程，然后把電壓表并聯在乙圖中定值電阻的兩端；
（2）根據圖乙可知實驗中的最小電流，根據串聯電路的電壓特點求出滑動變阻器兩端的電壓，根據歐姆定律求出滑動變阻器的阻值即可確定滑動變阻器的規格；
（3）先根據串聯電路分壓的特點確定定值電阻兩端電壓的變化，然后根據探究電流與電阻的關系時，應控制定值電阻兩端電壓不變確定滑動變阻器兩端電壓的變化，進一步確定滑動變阻器接入電路阻值的變化，從而得出滑片移動的方向；
由圖乙讀出一組電流和電阻值，然后利用歐姆定律的變形公式U=IR即可求出電壓表的示數；
（4）電壓表的表示數接近6V說明電壓表的兩接線柱與電源之間是通路，電流表的示數為0說明電路斷路，即電壓表并聯部分斷路．
（5）陰影部分為電流和電阻的乘積，應該為定值電阻兩端的電壓值；

解答 解：（1）由圖乙所給出的點可知，電壓表的示數為2V不變，所以電壓表的量程為0～3V，然后把電壓表并聯在乙圖中定值電阻的兩端，如下圖所示：

（2）由圖乙可知，實驗中的最小電流I=0.1A，電壓表的示數U_R=2V，
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中的電阻：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{4V}{0.1A}$=40Ω，
所以，滑動變阻器的規格為C；
（3）因為串聯電路起分壓作用，因此實驗中將A、B兩點間10Ω的電阻更換為20Ω的電阻時，定值電阻兩端電壓降變大，為了保持定值電阻兩端電壓不變，需增大滑動變阻器兩端電壓，因此增大滑動變阻器接入電路的阻值，故將滑片向右移動；
根據圖乙可知，當定值電阻為10Ω時，通過的電流為0.2A；由I=$\frac{U}{R}$可知定值電阻兩端電壓：U=IR=0.2A×10Ω=2V；
（4）陰影部分為橫、縱坐標的乘積，即陰影部分的面積為：
S=U=IR=0.2A×10Ω=2V，即測量的是電壓，示數為2V；
（5）電壓表的表示數接近6V說明電壓表的兩接線柱與電源之間是通路，電流表的示數為0說明電阻斷路．
故答案為：（1）如上圖所示；（2）C；（3）右；2V；（4）電阻R斷路；（5）電壓．

點評 本題從實驗的操作、實物圖的連接、滑動變阻器的選擇、歐姆定律的應用、電路故障的判斷等方面較為綜合的考查了學生對實驗的了解情況，從中加強了學生綜合能力的培養，是一道不錯的實驗題．