Question

10．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4.5V且保持不變，實(shí)驗(yàn)用到的電阻阻值分別是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）如圖為小明正確連接電路并閉合開(kāi)關(guān)之后的裝置圖，此時(shí)電流表有示數(shù)，電壓表指針超過(guò)量程，他操作中的錯(cuò)誤是閉合開(kāi)關(guān)前，滑片沒(méi)有置于最大阻值處．
（3）實(shí)驗(yàn)中多次改變R的阻值，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電壓表示數(shù)為2.5A，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由丙圖象可以得出結(jié)論：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(lái)的操作是斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，將滑動(dòng)變阻器的滑片移到最左端（或阻值最大處），然后將10Ω的電阻接入電路，閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑片，使電壓表示數(shù)為2.5V時(shí)，讀出電流表的示數(shù)．
（4）為完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)，應(yīng)選取最大阻值不小于20Ω的滑動(dòng)變阻器．
（5）同組的小紅同學(xué)在探究電流跟電阻的關(guān)系時(shí)，重新設(shè)計(jì)了電器，實(shí)驗(yàn)中保持定值電阻兩端電壓為3V不變，通過(guò)更換不同阻值的定值電阻得到表中的數(shù)據(jù)，也完成了實(shí)驗(yàn)探究，小紅與小明的實(shí)驗(yàn)相比不同之處是電壓表接在了變阻器兩端．

電阻R/Ω	5	10	15
電流I/A	0.1	0.15	0.1

Answer 1

分析 （1）圖乙中還未連入的元件有電壓表和滑動(dòng)變阻器，電壓表應(yīng)并聯(lián)到定值電阻兩端，滑動(dòng)變阻器按照“一上一下”連入電路．
（2）為保護(hù)電路安全閉合開(kāi)關(guān)前，滑片應(yīng)置于最大阻值處．
（3）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，說(shuō)明電壓一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流與電阻成反比．
②每次實(shí)驗(yàn)后，必須斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，把滑片撥到最大阻值處，然后再更換電阻；閉合開(kāi)關(guān)后，還要調(diào)節(jié)滑片，使定值電阻兩端的電壓保持不變．
（4）根據(jù)電源電壓以及每次定值電阻兩端的電壓，利用串聯(lián)分壓可求出滑動(dòng)變阻器的最小阻值．
（5）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，定值電阻與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，滑動(dòng)變阻器電壓等于電源電壓與定值電阻電壓之差，定值電阻阻值不變，滑動(dòng)變阻器兩端電壓也不變．

解答 解：（1）電壓表的“3”接線柱已接入電路，需要把“-”接線柱接到定值電阻的右邊接線柱，使電壓表并聯(lián)在定值電阻兩端；滑動(dòng)變阻器下面的接線柱已連入電路，只要把上面任意一個(gè)接線柱與定值電阻右邊的接線柱相連即．要注意導(dǎo)線不要交叉．連好的實(shí)物圖如下圖所示．

（2）正確連接電路后，閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)電壓表指針超過(guò)量程，說(shuō)明電路電流太大，電路電阻太小，可能是：閉合開(kāi)關(guān)前，滑片沒(méi)有置于最大阻值處造成的；
（3）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，說(shuō)明電壓一直保持在2.5V，此時(shí)導(dǎo)體中的電流與電阻成反比．
②更換電阻時(shí)，必須先斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，并把滑動(dòng)電阻器調(diào)至最大阻值處，即把滑片移到最左端；換好定值電阻后，閉合開(kāi)關(guān)，并移動(dòng)滑片，使電壓表的示數(shù)為2.5V．
（4）當(dāng)定值電阻R=25Ω時(shí)，由圖丙可知，此時(shí)電路中的電流I=0.1A，
則電路中的總電阻為：R_總=$\frac{U}{I}$=$\frac{4.5V}{0.1A}$=45Ω，
所以滑動(dòng)變阻器的最大阻值不能小于：R_滑=R_總-R=45Ω-25Ω=20Ω．
（5）定值電阻兩端的電壓和滑動(dòng)變阻器兩端的電壓之和等于電源電壓，當(dāng)小紅重新設(shè)計(jì)了電路，保持電壓表的示數(shù)為3V，得到了與表中的數(shù)據(jù)，說(shuō)明定值電阻兩端的電壓還是1.5V不變，則滑動(dòng)變阻器兩端的電壓是3V，電壓表測(cè)量的是滑動(dòng)變阻器兩端的電壓；
故答案是：（1）見(jiàn)上圖：（2）閉合開(kāi)關(guān)前，滑片沒(méi)有置于最大阻值處；（3）①2.5；導(dǎo)體中的電流與電阻成反比；②斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，將滑動(dòng)變阻器的滑片移到最左端（或阻值最大處）；2.5；（4）20；（5）電壓表接在了變阻器兩端．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了連接實(shí)物電路圖、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、電表讀數(shù)、實(shí)驗(yàn)器材選擇等問(wèn)題，難度較大，但需認(rèn)真、細(xì)心分析．