Question

9．在“探究導(dǎo)體的電流跟電阻的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，老師提供的器材有：電源（電壓恒為4.5V），電流表、電壓表和開關(guān)各一個，四個定值電阻（10Ω、15Ω、20Ω、30Ω），滑動變阻器一個，導(dǎo)線若干．
（1）請用筆畫線表示導(dǎo)線，在圖甲中將實(shí)驗(yàn)電路圖連接完整．
（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)，小紅先在ab間接入10Ω電阻，移動滑片P至一位置，記錄相應(yīng)的電壓、電流值，再改接15Ω的電阻，滑動變阻器的滑片P較上一次應(yīng)更靠近c(diǎn)（選填“c”或“d”），才能完成數(shù)據(jù)的測量．
（3）通過實(shí)驗(yàn)獲得數(shù)據(jù)，得到如圖乙所示導(dǎo)體的電流I隨電阻R變化的圖象，由圖象可以得出結(jié)論：電壓一定時(shí)，電流與電阻成反比．
（4）本實(shí)驗(yàn)需在ab間先接后接入上述四個定值電阻，為完成整個實(shí)驗(yàn)，應(yīng)該選最大阻值不小于15Ω規(guī)格的滑動變阻器．
（5）小雨重新設(shè)計(jì)了電路，保持電壓表的示數(shù)為1.5V，得到了與圖乙相同的數(shù)據(jù)，也完成了實(shí)驗(yàn)探究，小雨與小紅的實(shí)驗(yàn)相比不同之處是電壓表接在了變阻器兩端．

Answer 1

分析 （1）滑動變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中，根據(jù)歐姆定律求出電路中的最大電流，然后確定電流表的量程，且串聯(lián)在電路中；
（2）探究導(dǎo)體的電流跟電阻的關(guān)系時(shí)應(yīng)控制定值電阻兩端的電壓不變，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn)可知更換電阻后滑動變阻器接入電路中電阻的變化，進(jìn)一步判斷滑片移動的方向；
（3）分析圖象中電流與電阻的乘積變化，利用控制變量法得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論；
（4）當(dāng)定值電阻的阻值最大時(shí)滑動變阻器接入電路中的電阻最大，根據(jù)圖乙讀出30Ω時(shí)電路中的電流，根據(jù)歐姆定律求出電路中的總電阻，利用電阻的串聯(lián)求出滑動變阻器接入電路中的電阻，即為滑動變阻器最大阻值的最小值；
（5）定值電阻兩端的電壓和滑動變阻器兩端的電壓之和等于電源電壓，當(dāng)小雨在探究時(shí)，重新設(shè)計(jì)了電路，保持電壓表的示數(shù)為1.5V，得到了與圖乙相同的數(shù)據(jù)，說明定值電阻兩端的電壓還是3V不變，則滑動變阻器兩端的電壓是1.5V，電壓表測量的是滑動變阻器兩端的電壓．

解答 解：（1）滑動變阻器的任意上方接線柱與電阻串聯(lián)，
當(dāng)滑動變阻器接入電路中的電阻為0且定值電阻的阻值為10Ω時(shí)電路中的電流最大，
則電路中的最大電流I_大=$\frac{U}{{R}_{小}}$=$\frac{4.5V}{10Ω}$=0.45A＜0.6A，則電流表0～0.6A的量程串聯(lián)在電路中，如下圖所示：

（2）探究導(dǎo)體的電流跟電阻的關(guān)系時(shí)應(yīng)控制定值電阻兩端的電壓不變，
由串聯(lián)電路中電阻越大分得的電壓越大可知，ab間接入10Ω電阻再改接15Ω的電阻時(shí)，定值電阻兩端的電壓變大，
要保持電壓表的示數(shù)不變，應(yīng)增大滑動變阻器接入電路中的電阻，即滑片應(yīng)靠近c(diǎn)；
（3）由圖象可知，定值電阻的阻值與通過電流的乘積不變，故可得結(jié)論：電壓一定時(shí)，電流與電阻成反比；
（4）由圖象可知，當(dāng)R=30Ω時(shí)，電路中的電流I=0.1A，
則電路中的總電阻：
R_總=$\frac{U}{I}$=$\frac{4.5V}{0.1A}$=45Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，滑動變阻器接入電路中的電阻：
R_滑=R_總-R=45Ω-30Ω=15Ω，
則滑動變阻器的最答阻值不小于15Ω；
（5）滑動變阻器兩端的電壓和定值電阻兩端的電壓之和等于電源電壓，小雨和小紅記錄的數(shù)據(jù)相同，
說明定值電阻兩端的電壓都是3V，電源電壓是4.5V，則滑動變阻器兩端的電壓是1.5V，電壓表測量的是滑動變阻器兩端的電壓．
故答案為：
（1）如上圖所示；
（2）c；
（3）電壓一定時(shí)，電流與電阻成反比；
（4）15；
（5）電壓表接在了變阻器兩端．

點(diǎn)評 本題考查了根據(jù)實(shí)物圖的連接、串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律的應(yīng)用、滑動變阻器規(guī)格的確定、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的判斷等，知道探究導(dǎo)體的電流跟電阻的關(guān)系時(shí)應(yīng)控制定值電阻兩端的電壓不變是關(guān)鍵．