Question

6．在“研究電流跟電壓、電阻的關(guān)系”時，同學(xué)們設(shè)計如圖的電路圖，其中R為定值電阻，R′為滑動變阻器，電源為兩節(jié)干電池．

（1）根據(jù)圖甲，將圖乙中的實(shí)物電路連接完整．（要求變阻器滑片向右移動時，電流表的示數(shù)變大）
（2）正確連接電路后，閉合開關(guān)．
①若發(fā)現(xiàn)電流表和電壓表的示數(shù)都很大，這說明小華在實(shí)驗(yàn)操作上存在的問題是滑動變阻器的阻值沒有在最大值處；
②無論怎樣移動變阻器滑片，電壓表示數(shù)始終約為3V，電流表示數(shù)始終為0，則電路中出現(xiàn)的故障可能是電阻斷路；
（3）排除故障后，調(diào)節(jié)變阻器的滑片，測出通過電阻R的電流值和對應(yīng)的電壓值如表，分析表中的數(shù)據(jù)可得出的結(jié)論是：電阻一定時，電流與電壓成正比；

電壓U（V）	1	2	3
電流I（A）	0.1	0.2	0.3

（4）在研究電流與電阻關(guān)系時，同學(xué)先后用5歐、10歐、15歐的定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，獲得了表格中的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)電流與電阻不成反比，但老師告訴該同學(xué)得到的結(jié)論是錯誤的，你認(rèn)為錯誤的原因是未控制電阻兩端的電壓不變．為了得到正確的結(jié)論，該同學(xué)用10歐的電阻換上去，立即閉合開關(guān)后，電壓表的示數(shù)將大于1.5V（選填“大于”、“小于”或“等于”）．因此要向左（選填“右”或“左”）調(diào)節(jié)滑片，使電壓表的示數(shù)仍為1.5V．

電阻/Ω	5	10	15
電流/A	0.6	0.4	0.3

Answer 1

分析 （1）電壓表要與被測電路并聯(lián)，電流要從正接線柱流入，負(fù)接線柱流出，滑動變阻器的接線柱要一上一下接入電路中，下端使用的接線柱決定了連入電路中電阻線是哪一段，如下端使用右接線柱，接入電路的是右邊電阻線；
（2）①為保護(hù)電路，閉合開關(guān)前，滑動變阻器滑片應(yīng)位于最大阻值處；
②電流表示數(shù)為零說明電路斷路，電壓表有示數(shù)說明電壓表和電源連接的部分電路正常；
（3）探究電流與電壓、電阻的關(guān)系時，要用到控制變量法，把握表中數(shù)據(jù)的相同點(diǎn)與不同點(diǎn)是得出結(jié)論的入手點(diǎn)；
（4）在研究電流與電阻的關(guān)系時，應(yīng)該控制電阻兩端的電壓不變，是通過移動滑動變阻器的滑片實(shí)現(xiàn)的；
先分析電路中總電阻的變化，再分析電路中電流的改變以及滑動變阻器兩端電壓的變化，然后根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)確定電壓表示數(shù)的變化；根據(jù)串聯(lián)電路起分壓作用進(jìn)行分析滑動變阻器接入電路中阻值的變化，進(jìn)一步判斷滑片移動的方向．

解答 解：（1）由于滑片向右移動時電流變大，即電阻變小，所以滑動變阻器要選右下接線柱B；又因電源是兩節(jié)干電池，電路中電壓不會超過3V，所以電壓表選0～3V的量程，與電阻并聯(lián)；

（2）①為保護(hù)電路，在連接電路時，開關(guān)應(yīng)當(dāng)處于斷開狀態(tài)；閉合開關(guān)前滑動變阻器應(yīng)處于最大阻值狀態(tài)，而本題中電流表和電壓表的示數(shù)都很大，說明滑動變阻器的阻值沒有在最大值處；
②電流表的示數(shù)為零說明電路中有斷路，再根據(jù)電壓表的示數(shù)判斷出電路故障．電壓表示數(shù)為3V等于電源電壓，說明電壓表的兩個接線柱和電源連接的部分沒有斷路，所以故障是電阻斷路了；
（3）在表中：導(dǎo)體的電阻一定，導(dǎo)體兩端的電壓從1V到2V再到3V，相對應(yīng)的，導(dǎo)體中的電流從0.1A到0.2A再到0.3A．電壓增加幾倍，電流也增加幾倍，故得結(jié)論：在電阻一定時，電流與電壓成正比；
（4）小明在做“探究電流與電阻的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時，將滑片P滑至阻值最大處后，閉合開關(guān)S就直接讀出了電流表的示數(shù)，這種操作是錯誤的．他沒有明確實(shí)驗(yàn)的目的，要探究電流與電壓的關(guān)系，必須通過移動滑動變阻器的滑片，來控制電阻兩端的電壓不變；
滑動變阻器的滑片位置不變，當(dāng)用10Ω的定值電阻代替5Ω的定值電阻時，電路中的總電阻變大，
由I=$\frac{U}{R}$可知，電路中的電流變小，滑動變阻器兩端的電壓變小，串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，定值電阻兩端的電壓變大，即電壓表的示數(shù)大于1.5V；
串聯(lián)電路中電阻越大分得的電壓越大，為使兩端的電壓保持1.5V不變，應(yīng)增大滑動變阻器兩端電壓，應(yīng)增大滑動變阻器接入電路中的電阻，即滑片應(yīng)向左調(diào)節(jié)．
故答案為：（1）見上圖；（2）①滑動變阻器的阻值沒有在最大值處；②電阻斷路；（3）電阻一定時，電流與電壓成正比；（4）未控制電阻兩端的電壓不變；大于；左．

點(diǎn)評 本題考查了實(shí)物電路圖的連接、電路故障的判斷、電流跟電壓和電阻的關(guān)系，以及歐姆定律和滑動變阻器的使用，關(guān)鍵是知道串聯(lián)電路中電阻越大、分得的電壓越大．在研究時采用控制變量法，做題時可以根據(jù)已知知識歐姆定律去作答．