Question

15．在做“探究導體中電流跟電阻的關系”的實驗中，實驗器材有：學生電源（6V 不變），電流表、電壓表、定值電阻四個（5Ω、10Ω、15Ω、15Ω、20Ω各一個），滑動變阻器M（5Ω 3A），滑動變阻器N（10Ω 2A），開關，導線若干，實驗電路如圖1所示．
（1）閉合開關前，滑動變阻器的滑片P應處于b（選填“a”或“b”）端，可以起到保護電路的作用；
（2）探究電流與電阻的關系的實驗過程中，當A、B兩點間的電阻R由5Ω更換為10Ω后．為了探究上述問題，應該緩慢將變阻器的滑片向b（選填“a”或“b”）端移動，保持電壓表的度數不變，然后再讀出另一個電表的讀數．
（3）利用收集到的多組數據，作出了如圖2所示的電流I隨電阻R變化的關系圖象，分析圖象得出電流與電阻的關系可能是電壓一定時，電流與電阻成反比；
（4）實驗中選擇的滑動變阻器應是N（選填“M”或“N”）

Answer 1

分析 （1）為防止電路中的電流過大，燒壞電路元件，閉合開關前滑動變阻器處于最大阻值處；
（2）當A、B兩點間的電阻R由5Ω更換為10Ω后，定值電阻阻值變大，定值電阻分壓變大，滑動變阻器分壓變小，為保證電阻兩端電壓不變，應增大滑動變阻器接入電路中的電阻變大，據此進行解答；
（3）分析圖象得出電流I隨電阻R變化的關系，然后根據控制變量法得出結論；
（4）知道定值電阻兩端不變的電壓和電源的電壓，根據串聯(lián)電路的分壓特點可知定值電阻為20Ω時滑動變阻器接入電路中電阻，然后確定滑動變阻器的規(guī)格．

解答 解：（1）為保護電路，閉合開關前，滑動變阻器的滑片處于最大阻值處的b端；
（2）當A、B兩點間的電阻R由5Ω更換為10Ω后，定值電阻阻值變大，定值電阻分壓變大，滑動變阻器分壓變小，
為保證電阻兩端電壓不變，應增大滑動變阻器接入電路中的電阻變大，即緩慢將變阻器的滑片向b端移動；
（3）由I-R圖象可知，通過電阻的電流與其阻值的乘積為定值4V不變，故可得結論：電壓一定時，電流與電阻成反比；
（4）電源的電壓U=6V，定值電阻兩端的電壓U_定=4V不變，則滑動變阻器兩端的電壓2V不變，
由串聯(lián)電路中各處的電流相等可得：I=$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{滑}}$，即R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{{U}_{R}}$R=$\frac{2V}{4V}$R=$\frac{1}{2}$R，
當R=20Ω時，R_滑=$\frac{1}{2}$×20Ω=10Ω，故實驗中選擇的滑動變阻器應是N（10Ω 2A）．
故答案為：（1）b；保護電路；（2）b；電壓；（3）電壓一定時，電流與電阻成反比；（4）N．

點評 本題考查了實驗的注意事項和實驗的操作、分析實驗數據得出結論、滑動變阻器規(guī)格的選擇等，利用好串聯(lián)電路的分壓特點和控制變量法是關鍵．