Question

17．小明利用如圖甲所示的電路探究電流跟電阻的關(guān)系．已知電源電壓為6V且保持不變，實(shí)驗(yàn)用到的電阻阻值分別為5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω．

（1）請(qǐng)根據(jù)圖甲將圖乙所示的實(shí)物電路連接完整（導(dǎo)線不允許交叉）．
（2）在此實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器的作用是保護(hù)電路和控制電阻兩端的電壓不變．
（3）連好電路以后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電壓表有示數(shù)，電流表沒示數(shù)，則故障可能是電阻R斷路．
（4）實(shí)驗(yàn)中多次改變R的阻值，記下電流表的示數(shù)，得到如圖丙所示的電流I隨電阻R變化的圖象．
①由圖象可以得出結(jié)論：電壓一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流與電阻成反比．
②上述實(shí)驗(yàn)中，小明用5Ω的電阻做完實(shí)驗(yàn)后，接下來的操作是斷開開關(guān)，將滑動(dòng)變阻器的滑片移到阻值最大處，然后將10Ω的電阻接入電路，閉合開關(guān)，移動(dòng)滑片，使電壓表示數(shù)為2.5 V時(shí)，讀出電流表的示數(shù)．
（5）為完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)，應(yīng)該選取最大阻值不小于35Ω的滑動(dòng)變阻器．

Answer 1

分析 （1）將滑動(dòng)變阻器與電阻串聯(lián)，且要接一上一下，電壓表與電阻并聯(lián)；
（2）滑動(dòng)變阻器的基本作用是保護(hù)電路，探究電流與電阻的關(guān)系，需保持電阻兩端的電壓不變，這是滑動(dòng)變阻器的主要作用；
（3）閉合開關(guān)電流表無示數(shù)，則可能電路斷路，電壓表有示數(shù)，則與電壓表并聯(lián)的電路斷路；
（4）①分析圖丙中圖象，曲線上每一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電流和電阻的乘積相等，據(jù)此得出結(jié)論；
②在更換元件時(shí)，應(yīng)先斷開開關(guān)，閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑片移至最大阻值處，將5Ω的電阻更換為10Ω的電阻接入電路后，應(yīng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻，使電壓表的示數(shù)達(dá)到原來的示數(shù)不變，可根據(jù)圖象上任意一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電流和電阻值，由U=IR計(jì)算出電壓值；
（5）由圖3找出實(shí)驗(yàn)時(shí)電路的最小電流，由串聯(lián)電路的特點(diǎn)及歐姆定律求出此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，據(jù)此確定滑動(dòng)變阻器的最大阻值．

解答 解：（1）將滑動(dòng)變阻器與電阻串聯(lián)，變阻器已接了下面一個(gè)接線柱，可再接上面任意一個(gè)接線柱，將電壓表與燈泡并聯(lián)，如圖所示：

（2）在此實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器的作用是保護(hù)電路和控制電阻兩端的電壓不變；
（3）閉合開關(guān)，電流表沒示數(shù)，則可能是電路有斷路處，電壓表有示數(shù)，則與電壓表并聯(lián)之外的電路完好，與電壓表并聯(lián)的電阻R斷路；
（4）①分析圖丙圖象，曲線上每點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電流和電阻的乘積都等于2.5V，由此得出結(jié)論：電壓一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流與電阻成反比；
②由圖丙知，當(dāng)R=5Ω時(shí)，電路中的電流I=0.5A，所以電阻兩端的電壓U=IR=0.5A×5Ω=2.5V；
在換接電阻時(shí)，應(yīng)先斷開開關(guān)，閉合開關(guān)前將滑片移至最大阻值處，將5Ω的電阻更換為10Ω的電阻接入電路后，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)變阻器的阻值，使電壓的示數(shù)達(dá)到2.5V；
（5）由圖丙知，電路的最小電流I=0.1A，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最大，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓：
U_滑=U-U_R=6V-2.5V=3.5V，
由I=$\frac{U}{R}$可得，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.1A}$=35Ω，
即滑動(dòng)變阻器的阻值不能小于35Ω．
故答案為：（1）見上圖；（2）保護(hù)電路和控制電阻兩端的電壓不變；（3）電阻R斷路；
（4）①導(dǎo)體中的電流與電阻成反比；斷開開關(guān)，將滑動(dòng)變阻器的滑片移到阻值最大處；2.5；（5）35．

點(diǎn)評(píng) 本題是探究電流與電阻關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，考查了對(duì)控制變量法的應(yīng)用，特別要掌握利用滑動(dòng)變阻來控制電壓的操作方法，通過實(shí)驗(yàn)探究考查了電學(xué)元件的使用、分析圖象獲取信息的能力，難度適中，但需認(rèn)真、細(xì)心分析．