Question

6．某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)在“探究歐姆定律”時(shí)，選用的器材有：兩節(jié)新干電池、電流表、電壓表、開關(guān)、滑動(dòng)變阻器、一個(gè)5Ω的定值電阻，導(dǎo)線若干．

（1）不完整的電路如圖甲所示，請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線，將實(shí)物圖連接完整（要求：導(dǎo)線不交叉，電壓表選擇合適量程，滑片P向左移動(dòng)時(shí)，變阻器的阻值變大．
（2）為保證電路安全，連接電路時(shí)，開關(guān)應(yīng)斷開，閉合開關(guān)前應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的阻值調(diào)至最大．
（3）實(shí)驗(yàn)后，同學(xué)們用測得的數(shù)據(jù)繪制了如圖乙的圖象，根據(jù)該圖象可以得出的結(jié)論是：電阻一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端電壓成正比．
（4）另一小組的同學(xué)想用以上器材做“研究電壓不變時(shí)，電流與電阻的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)，他們選擇了5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的幾個(gè)電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)電路如圖丁），該小組同學(xué)實(shí)驗(yàn)完成后得到了I與R的關(guān)系圖象，如圖丙所示．此次實(shí)驗(yàn)中，電壓表的示數(shù)保持2V不變．實(shí)驗(yàn)過程中，當(dāng)他們完成對(duì)5Ω電阻的數(shù)據(jù)測量后，接下來斷開開關(guān)換上10Ω的電阻，再閉合開關(guān)，向左（選填“左”、“右”）調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，同時(shí)眼睛應(yīng)該看電壓表．
（5）此次實(shí)驗(yàn)中他們選擇的滑動(dòng)變阻器上標(biāo)有“20Ω，1.5A”的字樣，已知滑動(dòng)變阻器上纏繞的電阻絲總長度為2m，當(dāng)把20Ω的電阻接入電路中時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻絲長度為1m，R兩端的電壓才能保持原電壓不變．

Answer 1

分析 （1）滑動(dòng)變阻器、電阻、電壓表連線不完整，把電壓表、電阻串聯(lián)在電路中，電壓表并聯(lián)在電阻兩端．
（2）為保證安全，連接電路時(shí)，開關(guān)應(yīng)斷開，滑動(dòng)變阻器阻值應(yīng)最大，據(jù)此分析解答．
（3）由圖乙知I-U圖象是一條直線，說明I與U成正比．
（4）由圖象丙可以看出，電壓一定時(shí)，電流與電阻成反比，根據(jù)U=IR計(jì)算出電阻兩端的電壓值；串聯(lián)電路中，電阻起分擔(dān)電壓的作用．電阻越大，分擔(dān)的電壓越大．
（5）根據(jù)串聯(lián)分壓特點(diǎn)進(jìn)行分析解答．

解答 解：（1）滑動(dòng)變阻器A或者B接線柱與開關(guān)左端接線柱相連，電壓表的“3”接線柱與電阻右端接線柱相連，如下圖所示：

（2）為保證電路安全，連接電路時(shí)，開關(guān)應(yīng)斷開，閉合開關(guān)前應(yīng)將滑動(dòng)變阻器滑片置于阻值最大處．
（3）實(shí)驗(yàn)后，同學(xué)們用測得的數(shù)據(jù)繪制了如圖（乙）的圖象，根據(jù)該圖象可以得出的結(jié)論是：電阻一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端電壓成正比．
（4）電壓一定時(shí)，電流跟電阻成反比，由丙圖可知，當(dāng)R=20Ω時(shí)，電流I=0.1A，則電壓U=IR=0.1A×20Ω=2V，電壓表測量定值電阻兩端的電壓，所以電壓表的示數(shù)是2V；
當(dāng)5Ω電阻接入電路時(shí)，電壓表的示數(shù)為一定值，更換為10Ω后，定值電阻的阻值增大，分擔(dān)的電壓增大，電壓表的示數(shù)增大，為了保證電壓不變，需要向左移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，使滑動(dòng)變阻器分擔(dān)較多的電壓，故同時(shí)眼睛應(yīng)該看電壓表．
（5）由題意可知，電源電壓為3V，電阻兩端的電壓保持2V不變，則滑動(dòng)變阻器兩端的電壓為1V，當(dāng)把20Ω的電阻接入電路中時(shí)，根據(jù)串聯(lián)分壓特點(diǎn)可知$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}$=$\frac{{R}_{1}}{{R}_{2}}$，故$\frac{2V}{1V}$=$\frac{20Ω}{{R}_{滑}}$，解得R_滑=10Ω，因電阻絲的阻值與長度成正比，故10Ω電阻絲長度為1m．
故答案為：（1）如上圖；（2）斷開；最大；（3）電阻一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端電壓成正比；（4）2；左；電壓表；（5）1．

點(diǎn)評(píng) 探究“電流與電壓、電阻的關(guān)系”時(shí)，必須采用控制變量法的思想，研究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，控制電壓不變；研究電流與電壓的關(guān)系時(shí)，控制電阻值大小不變，是中考考查的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)之一．