Question

12．小聰實驗小組用如圖所示的電路“探究電流與電壓、電阻的關(guān)系”．
（1）請用筆畫線代替導線將實驗電路補充完整，要求滑片P向右移動時電流表示數(shù)變大；
（2）小聰利用連接好的電路探究電流與電壓的關(guān)系，得到如表的數(shù)據(jù)，分析表中的數(shù)據(jù)可以得到的結(jié)論是：電阻不變，導體中的電流與它兩端的電壓成正比．

實驗次數(shù)	電壓U/V	電流I/A
1	0.5	0.1
2	1.0	0.2
3	1.5	0.3
4	2.0	0.4

（3）為了研究“電流與電阻的關(guān)系”，小聰選擇了5Ω、10Ω、15Ω、20Ω等四個定值電阻進行實驗，他首先將5Ω的電阻接入電路，閉合開關(guān)移動滑片，使電壓表示數(shù)為2V，并記錄了相應(yīng)的電流值；然后斷開開關(guān)，將5Ω的電阻換成10Ω電阻，則他接下來需要進行的操作是將滑片移至最大阻值處，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電壓表的示數(shù)為2V，并記錄電流表的示數(shù)．
（4）老師在實驗桌上準備了“20Ω，2A”和“40Ω，1A”兩種規(guī)格的滑動變阻器和電壓恒為4.5V的電池組，為了能夠完成題（3）中的四次實驗，小聰需要選擇“40Ω，1A”滑動變阻器，小聰選擇的理由是當R=20Ω時，所需滑動變阻器的阻值為25Ω，選用“20Ω，2A”的滑動變阻器不能滿足要求，應(yīng)選擇“40Ω，1A”的滑動變阻器．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)題意將電流表和滑動變阻器串聯(lián)在電路中，電壓表與電阻并聯(lián)，注意量程和正負接線柱的接法及滑動變阻器下面接線柱的確定；
（2）分析表格中數(shù)據(jù)，得出電流與電壓的正比例關(guān)系；
（3）要探究電流和電阻的關(guān)系，需保持電阻兩端的電壓不變；
（4）根據(jù)串聯(lián)電路的規(guī)律及歐姆定律，計算出電阻值為20Ω時滑動變阻器的阻值，從而確定其規(guī)格．

解答 解：（1）根據(jù)題意，將電流表串聯(lián)在電路中，可選擇0～0.6A的量程；將電壓表與電阻并聯(lián)；
滑動變阻器與電阻串聯(lián)，滑片P向右移動時電流表示數(shù)變大，則滑動變阻器的電阻應(yīng)變小，所以下面應(yīng)接右邊的接線柱，如圖所示：

（2）由表格中數(shù)據(jù)知，電阻不變，電壓與電流的比值不變，可得電阻不變，電流與電壓成正比；
（3）在閉合開關(guān)前，應(yīng)先將滑片移至最大阻值處，要探究電流和電阻的關(guān)系，需保持電阻兩端的電壓不變，所以應(yīng)調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電壓表的示數(shù)為2V，并記錄電流表的示數(shù)；
（4）當R=20Ω時，U_滑=4.5V-2V=2.5V
根據(jù)串分壓的知識：$\frac{R}{{R}_{滑}}$=$\frac{U}{{U}_{滑}}$，
$\frac{20Ω}{{R}_{滑}}$=$\frac{2V}{2.5V}$，得R_滑=25Ω．
選用“20Ω，2A”的滑動變阻器不能滿足要求，應(yīng)選擇“40Ω，1A”的滑動變阻器．
故答案為：（1）見上圖；（2）電阻不變，導體中的電流與它兩端的電壓成正比；
（3）將滑片移至最大阻值處，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電壓表的示數(shù)為2V，并記錄電流表的示數(shù)；
（4）當R=20Ω時，所需滑動變阻器的阻值為25Ω，選用“20Ω，2A”的滑動變阻器不能滿足要求，應(yīng)選擇“40Ω，1A”的滑動變阻器．

點評 此題是探究電流和電阻關(guān)系的實驗，考查了電路的連接、串分壓的知識、歐姆定律的應(yīng)用，通過考查了控制變量法的應(yīng)用，也考查了滑動變阻器的使用和選擇，考查全面．