Question

11．研究歐姆定律的實驗中

實驗序號	1	2	3	4
電阻R/Ω	5	5	5	5
電壓U/V	0.5	1.0	1.5	2.0
電流I/A	0.1	0.2	0.3	0.4

（1）如圖是未完成的實驗電路，請你以筆畫線代替導線完成電路連接，要求開關S閉合后，滑動變阻器的滑片P向左移動時，電流表的示數(shù)變大．
（2）小柯連接好電路后，閉合開關，移動滑動變阻器滑片，發(fā)現(xiàn)電流表和電壓表都有示數(shù)但示數(shù)不變，其原因可能是C（只填序號）．
A．電流表短路                                                B．R斷路
C．滑動變阻器短路                                         D．滑動變阻器斷路
（3）上面表格中記錄的是部分實驗數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)可以得到的結論是在電阻一定時，電流與電壓成正比．
（4）小柯在“研究電流和電阻關系”時，電源電壓保持4.5伏不變，電壓表量程為0～3伏．
①先用5Ω的電阻R接入電路，閉合開關后移動滑動變阻器的滑片使電壓表的讀數(shù)為2V，讀出電流表的讀數(shù)為0.4A．
②斷開開關S，將阻值為5Ω的電阻換成阻值為15Ω的電阻接入電路，則下一步進行的操作是：斷開開關，把滑動變阻器阻值調(diào)至最大，再閉合開關，移動滑動變阻器的滑片使電壓表的示數(shù)仍為2V．

Answer 1

分析 （1）電流表與電阻串聯(lián)，電壓表與電阻并聯(lián)，注意電表的正負接線柱的連接；滑動變阻器兩接線柱“一上一下”的串聯(lián)在電路中，電流表的示數(shù)變化和滑動變阻器接入電路的阻值變化有關，滑動變阻器接入阻值變小時電流表的示數(shù)就變大．
（2）電流表和電壓表都有示數(shù)但示數(shù)，說明電路為通路，根據(jù)滑動變阻器的連接方式分析原因；
（3）根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，利用控制變量法分析；
（4）用大電阻替換小電阻進行實驗，電阻分壓變大，為保持電阻電壓不變，應移動滑片，使滑動變阻器接入電路的阻值變大，減小電阻兩端電壓，直到電壓減小到固定值為止．

解答 解：（1）滑動變阻器與R串聯(lián)，滑片向右移動時電流表示數(shù)變大，也就是說滑片向右移動時接入電路的阻值變小了，導線必須選擇B接線柱；由表格中的數(shù)據(jù)可知，電流表的量程為0-0.6A；連接實物圖如圖所示：

（2）閉合開關，移動滑動變阻器滑片，發(fā)現(xiàn)電流表和電壓表都有示數(shù)但示數(shù)不變，這說明電路是通路，滑動變阻器沒有起到調(diào)節(jié)作用；
A．電流表短路，則電流表無示數(shù)，電壓表有示數(shù)，移動滑片，電壓表示數(shù)會發(fā)生變化，故A錯誤；
B．R斷路，則電流表無示數(shù)，電壓表測量電源電壓，故B錯誤；
C．滑動變阻器短路，則電流表和電壓表都有示數(shù)，移動滑片，電流表電壓表示數(shù)不變，故C正確；
D．滑動變阻器斷路，則電流表和電壓表都無示數(shù)，故D錯誤．
故選：C．
（3）由表格中的數(shù)據(jù)可知，電阻不變，當電壓變大時，電流也會變大，故結論為：在電阻一定時，電流與電壓成正比；
（4）當5Ω的電阻接入電路時，此時滑動變阻器接入電路的電阻為：R'=$\frac{U'}{I}$=$\frac{4.5V-2V}{0.4A}$=6.25Ω；
當直接將15Ω的電阻替換5Ω的電阻時，電壓表的示數(shù)為：U_實=$\frac{U}{{R}_{總}}$×R''=$\frac{4.5V}{6.25Ω+15Ω}$×15Ω=3.18V；
由于電壓表的量程為0-3V，故超過了電壓表的量程；所以接下來的步驟是：斷開開關，把滑動變阻器阻值調(diào)至最大，再閉合開關，移動滑動變阻器的滑片使電壓表的示數(shù)仍為2V．
故答案為：（1）如圖；（2）C；（3）在電阻一定時，電流與電壓成正比；（4）斷開開關，把滑動變阻器阻值調(diào)至最大，再閉合開關．

點評 本題的關鍵是：①知道滑動變阻器既可以使導體兩端電壓發(fā)生變化，也可以使導體兩端電壓保持不變．②根據(jù)控制變量法可知，探究電流與電阻的關系，必須保持電阻R兩端電壓保持一定．