Question

6．小柯利用如圖所示的電路探究電流跟電阻的關(guān)系．已知電源電壓為6V且保持不變，實(shí)驗(yàn)用到的電阻阻值分別為5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω

（1）請(qǐng)你根據(jù)電路圖，用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線在圖乙所示的實(shí)物電路中補(bǔ)上兩根導(dǎo)線，使電路連接完整（要求滑片向右移時(shí)，電壓表示數(shù)變大，不得改動(dòng)已有的接線）．
（2）小柯連完最后一根導(dǎo)線后就發(fā)現(xiàn)兩個(gè)表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，并且指針總在晃動(dòng)，造成上上述現(xiàn)象的原因分別是連接電路時(shí)開(kāi)關(guān)未斷開(kāi)，電路某處接觸不良．
（3）排除故障后，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，當(dāng)他將原來(lái)5Ω的電阻換成10Ω的電阻后，為使電壓表示數(shù)保持2.5V不變，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P向A（選填“A”或“B”）端移動(dòng)．當(dāng)小柯改用15Ω的電阻繼續(xù)實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)無(wú)論怎樣移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，都無(wú)法使電壓表的示數(shù)達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求的值，聰明的小柯發(fā)現(xiàn)原因是滑動(dòng)變阻器的最大阻值太小，經(jīng)計(jì)算為了完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)，應(yīng)該選取最大阻值不小于35Ω的滑動(dòng)變阻器．
（4）最終小柯完成了整個(gè)實(shí)驗(yàn)，并根據(jù)正確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制了圖丙所示的電流I隨電阻R的變化的圖象，由圖象可以得出結(jié)論：電壓一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流與電阻成反比
（5）實(shí)驗(yàn)完成后，老帥叫小柯利用圖甲，改變電源電壓的值（未知），并去掉電壓表，來(lái)驗(yàn)證阻值為5Ω的電阻R_x其標(biāo)示是否準(zhǔn)確，于是他進(jìn)行如下操作：
①把阻值為5Ω的電阻接入電路．
②調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使其連入的阻值為最大值50Ω，讀出電流表的示數(shù)為0.06A．
③調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使其連入的阻值為0Ω．讀出電流表的示數(shù)為0.56A，則R_x的實(shí)際值為70Ω

Answer 1

分析 （1）根據(jù)丙圖可知電路中的最大電流值，判斷出電流表選擇的量程；電壓表并聯(lián)在定值電路兩端，電流表與定值電阻、滑動(dòng)變阻器串聯(lián)接入；滑動(dòng)變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中，滑片向右移時(shí)電壓表示數(shù)變大說(shuō)明定值電阻分擔(dān)的電壓變大，滑動(dòng)變阻器分擔(dān)的電壓變小，故滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻變小，即右下方接線柱接入電路中；
（2）在連接電路的過(guò)程中開(kāi)關(guān)應(yīng)該斷開(kāi)，且使變阻器處于最大阻值狀態(tài)；
（3）根據(jù)控制變量法的要求與實(shí)驗(yàn)電路圖分析答題；根據(jù)串聯(lián)電路的電壓、電流規(guī)律結(jié)合歐姆定律計(jì)算出電阻最大為25Ω時(shí)滑動(dòng)變阻器的阻值；
（4）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，據(jù)此得出結(jié)論．
（5）分析電路圖，P移至最左端，滑動(dòng)變阻器連入電阻為0，電路中只有R_x，根據(jù)歐姆定律可求電源電壓；
P移至最右端，滑動(dòng)變阻器全連入，R和R_x串聯(lián)，根據(jù)歐姆定律可求電源電壓；根據(jù)電源電壓不變列方程求解．

解答 解：（1）觀察圖丙可知，實(shí)驗(yàn)中電流值最大為0.5A，所以電流表的量程為0～0.6A；
電壓表并聯(lián)在定值電阻兩端，滑片P向右移動(dòng)時(shí)示數(shù)變大，說(shuō)明其分擔(dān)的電壓變大，滑動(dòng)變阻器分擔(dān)的電壓變小，所以滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻變小，應(yīng)連接右下方接線柱，如下圖所示：

（2）連接電路的過(guò)程中應(yīng)該斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，檢查無(wú)誤后方可閉合開(kāi)關(guān)；小剛連完最后一根導(dǎo)線后就發(fā)現(xiàn)兩個(gè)表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明連接電路時(shí)開(kāi)關(guān)是閉合的，指針總在晃動(dòng)，說(shuō)明某處接觸不良．
（3）當(dāng)將原來(lái)5Ω的電阻換成10Ω的電阻后，電阻阻值增大，定值電阻分壓增大，滑動(dòng)變阻器分壓減小，為保持定值電阻兩端電壓不變，應(yīng)增大滑動(dòng)變阻器分壓，由圖示電路圖可知，應(yīng)將滑片向A端移動(dòng)．
為了順利完成實(shí)驗(yàn)，當(dāng)改用25Ω的電阻時(shí)，滑動(dòng)變阻器的阻值為：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{U-{U}_{R}}{\frac{{U}_{R}}{R}}$=$\frac{6V-2.5V}{\frac{2.5V}{25Ω}}$=35Ω，
滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用阻值不小于35Ω的滑動(dòng)變阻器；
（4）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2V，由此得出結(jié)論：電壓一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流與電阻成反比；
（5）R和R_x串聯(lián)，根據(jù)歐姆定律可得：
U=I₁（R+R_x）--①
③調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使其連入電阻為0，記下電流表的示數(shù)為I₂．
根據(jù)歐姆定律可得：
U=I₂R_x----②
因?yàn)殡娫措妷翰蛔�，由①②得�?br />I₂R_x=I₁（R+R_x），
解得：
R_x=$\frac{{I}_{2}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$R=$\frac{0.06A}{0.56A-0.06A}×50Ω$=6Ω．
故答案為：（1）見(jiàn)上圖；（2）連接電路時(shí)開(kāi)關(guān)未斷開(kāi)；電路某處接觸不良；（3）A；35；（4）導(dǎo)體中的電流與電阻成反比；（5）6．

點(diǎn)評(píng) 此題是探究電流跟電阻的關(guān)系實(shí)驗(yàn)，需使電阻兩端的電壓不變，考查了實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、故障分析、對(duì)圖象的分析，同時(shí)涉及到了串聯(lián)電路電流、電壓的關(guān)系，及歐姆定律的變形應(yīng)用．