Question

10．為了探究電流、電壓和電阻的關(guān)系，小明設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路圖．

（1）請(qǐng)根據(jù)電路圖，用筆畫線代替導(dǎo)線將圖乙中的元件連成電路．
（2）如表是小明同學(xué)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)記錄表，回答下面問(wèn)題．
表一電阻R=10Ω

電壓U/V	l	2	3
電流l/A	0.1	0.2	0.3

分析表一數(shù)據(jù)，可得出結(jié)論：在電阻不變時(shí)，電流與電壓成正比；
（3）在研究通過(guò)導(dǎo)體的電流跟電阻的關(guān)系時(shí)，實(shí)驗(yàn)中如果改變了R的阻值，接下來(lái)的操作是移動(dòng)變阻器的滑片，使電壓表示數(shù)不變，實(shí)驗(yàn)完成后得到了，I與R的關(guān)系圖象，如圖丙所示．由圖象可以得出的結(jié)論是在電壓不變時(shí)，通過(guò)的電流與電阻成反比；此次實(shí)驗(yàn)中，電壓表的示數(shù)始終保持2.5V不變．
（4）滑動(dòng)變阻器在電路中起到保護(hù)電路元件安全、改變定值電阻電壓和保持定值電阻電壓不變的作用；若在實(shí)驗(yàn)操作移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)電壓表的示數(shù)由4V減小到1.5V，電流表的示數(shù)變化了0.1A，則此時(shí)接入的定值電阻大小為25Ω．

Answer 1

分析 （1）由表中數(shù)據(jù)判斷電表量程的選擇，根據(jù)電路圖連接實(shí)物圖；
（2）分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論；
（3）在研究通過(guò)導(dǎo)體的電流跟電阻的關(guān)系時(shí)，應(yīng)控制電阻的電壓不變；根據(jù)歐姆定律，分析圖丙得出結(jié)論；
（4）根據(jù)變阻器在實(shí)際中的作用回答；由歐姆定律結(jié)合分比定理求解．

解答 解：（1）由圖中數(shù)據(jù)知，電表均選用小量程，注意電表正負(fù)接柱的接法，將變阻器左邊的電阻絲串聯(lián)在電路中，根據(jù)電路圖連接實(shí)物圖，如下所示：

（2）由表中數(shù)據(jù)可知，電壓為原來(lái)的幾倍，通過(guò)的電流變?yōu)樵瓉?lái)的幾倍，在電阻不變時(shí)，電流與電壓成正比；
（3）實(shí)驗(yàn)中如果改變了R的阻值，根據(jù)分壓原理，電壓表示數(shù)要發(fā)生改變，在研究通過(guò)導(dǎo)體的電流跟電阻的關(guān)系時(shí)，應(yīng)控制電阻的電壓不變，接下來(lái)的操作是：移動(dòng)變阻器的滑片，使電壓表示數(shù)不變；
實(shí)驗(yàn)完成后得到了圖丙I與R的關(guān)系圖象，由圖中幾個(gè)特殊點(diǎn)的坐標(biāo)，根據(jù)歐姆定律，
U=IR=0.1A×25Ω=…=0.5A×5Ω=2.5V，
由圖象可以得出的結(jié)論是：在電壓不變時(shí)，通過(guò)的電流與電阻成反比，電壓表的示數(shù)始終保持2.5V不變；
（4）在連接電路時(shí)，開(kāi)關(guān)應(yīng)斷開(kāi)，變阻器連入電路中的電阻最大，目的是保護(hù)電路元件的安全；
在（2）中，為得到普遍性的結(jié)論，應(yīng)多次實(shí)驗(yàn)，要改變定值電阻的電壓，滑動(dòng)變阻器在電路中起到改變定值電阻電壓的作用；
在（3）中，變阻器起到保持定值電阻電壓不變的作用；
所以變阻器在電路中的作用是：保護(hù)電路元件安全、改變定值電阻電壓和保持定值電阻電壓不變的作用；
電壓表并聯(lián)在定值電阻的兩端，若在實(shí)驗(yàn)操作移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的過(guò)程中，
電壓表示數(shù)分別為U₁、U₂ ，對(duì)應(yīng)的電流表示數(shù)分別為I₁、I₂，
根據(jù)歐姆定律R_定=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}=\frac{{U}_{2}}{{I}_{2}}$，
因電壓表的示數(shù)由4V減小到1.5V，電流表的示數(shù)變化了0.1A，
由合分比定理有：R_定=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}=\frac{{U}_{2}}{{I}_{2}}$=$\frac{{U}_{1}{-U}_{2}}{{I}_{1}{-I}_{2}}=\frac{4V-1.5V}{0.1A}$=25Ω．
故答案為：（1）如上所示；
（2）在電阻不變時(shí)，電流與電壓成正比；
（3）移動(dòng)變阻器的滑片，使電壓表示數(shù)不變；在電壓不變時(shí)，通過(guò)的電流與電阻成反比；2.5；
（4）保護(hù)電路元件安全、改變定值電阻電壓和保持定值電阻電壓不變的；25．

點(diǎn)評(píng) 本題探究電流、電壓和電阻的關(guān)系，考查電路的連接、分析數(shù)據(jù)的能力、變阻器的作用、控制變量法和歸納法的運(yùn)用及應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題的能力．有難度．