Question

16．在“探究通過導(dǎo)體的電流與電壓和電阻的關(guān)系”實驗中，有如下器材：電壓表、電流表、滑動變阻器、開關(guān)、兩節(jié)干電池、定值電阻R（分別為5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω）、導(dǎo)線若干．小明在實驗時連接的電路如題圖1所示．

（1）在探究“電流與電壓的關(guān)系”實驗中：
①閉合開關(guān)前，要將滑動變阻器滑片移至A（填“A”或“B”）端；電路中滑動變阻器起到保護(hù)電路和改變電阻兩端的電壓的作用；
②閉合開關(guān)S，無論如何移動滑動變阻器的滑片P，發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)幾乎為零，電壓表示數(shù)約為3V，此時，電路出現(xiàn)的故障可能是電阻斷路；小明排除故障后繼續(xù)實驗．
（2）在探究“電流與電阻的關(guān)系”實驗中：
①小明先將R=10Ω的電阻接入，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，直到電壓表示數(shù)為2.5V，記下電流表示數(shù)；接著在滑動變阻器的滑片位置不變，把R換為15Ω的電阻時，應(yīng)向A（填“A”或“B”）方向移動滑動變阻器的滑片P，才能使電壓表示數(shù)為2.5V，同時記下電流表的示數(shù)；
②若要使所給的5個定值電阻分別接入電路中都能正常進(jìn)行實驗，應(yīng)該選取至少標(biāo)有5Ω的滑動變阻器；
③根據(jù)多次測量數(shù)據(jù)描繪出電流隨電阻變化的曲線如題2所示，小明由圖象得出的結(jié)論是：在電壓不變時，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比．

Answer 1

分析 （1）①閉合開關(guān)前，要將滑動變阻器滑片移至阻值最大處；
變阻器在電路中的基本作用是保護(hù)電路；在研究電流與電壓的關(guān)系實驗中，為得出普遍性的結(jié)論，要改變電阻的電壓多次測量，據(jù)此分析回答的另一個作用；
②若電流表示數(shù)幾乎為0，說明電路可能斷路；電壓表示數(shù)接近電源電壓，說明電壓表與電源連通，則與電壓表并聯(lián)的支路以外的電路是完好的，則與電壓表并聯(lián)的電阻斷路了；
（2）①根據(jù)控制變量法，研究電流與電阻的關(guān)系時，需控制定值電阻的電壓相同，當(dāng)換上大電阻時，根據(jù)分壓原理確定電壓表示數(shù)的變化，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律結(jié)合分壓原理確定滑片移動的方向；
②根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，求出變阻器分得的電壓，當(dāng)定值電阻最大時，由分壓原理求出變阻器連入電路中的電阻；
③由圖象，根據(jù)電流與電阻之積為定值分析得出結(jié)論．

解答 解：（1）在探究“電流與電壓的關(guān)系”實驗中：
①閉合開關(guān)前，要將滑動變阻器滑片移至阻值最大處，即A端；
在研究電流與電壓的關(guān)系實驗中，為得出普遍性的結(jié)論，要改變電阻兩端的電壓多次測量，故電路中滑動變阻器除起到保護(hù)電路的作用外，還有改變電阻兩端的電壓的作用；
②電流表示數(shù)幾乎為0，說明電路可能斷路；電壓表示數(shù)接近電源電壓3V，說明電壓表與電源連通，則與電壓表并聯(lián)的支路以外的電路是完好的，則與電壓表并聯(lián)的電阻斷路了；
（2）在探究“電流與電阻的關(guān)系”實驗中：
①將定值電阻由10Ω改接成15Ω的電阻，根據(jù)串聯(lián)分壓原理可知，電阻增大，其分得的電壓增大，電壓表示數(shù)增大（大于2.5V）；在研究電流與電阻的關(guān)系實驗中，應(yīng)控制電阻兩端的電壓不變；由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律可知，應(yīng)增大滑動變阻器分得的電壓，應(yīng)增大變阻器連入電路中的電阻，所以滑片應(yīng)向A端移動，使電壓表的示數(shù)減小為2.5V，同時記下電流表的示數(shù)； 
②電源電壓為3V，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，變阻器分得的電壓：U_滑=3V-2.5V=0.5V，
變阻器的電壓為電阻電壓的$\frac{0.5V}{2.5V}$=$\frac{1}{5}$，根據(jù)分壓原理，變阻器連入電路中的電阻為定值電阻的$\frac{1}{5}$，當(dāng)定值電阻取最大值25Ω時，變阻器連入電路中的電阻R_滑=$\frac{1}{5}$×25Ω=5Ω；
故若要使所給的5個定值電阻分別接入電路中都能正常進(jìn)行實驗，應(yīng)該選取至少標(biāo)有5Ω的滑動變阻器；
③根據(jù)多次測量數(shù)據(jù)描繪出電流隨電阻變化的曲線如圖2所示，由圖2中的數(shù)據(jù)可知，電流與電阻之積為：IR=0.5A×5Ω=0.25A×10Ω=----=0.1A×25Ω，故小明由圖象得出的結(jié)論是：在電壓不變時，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比．
故答案為：（1）①A；保護(hù)電路；改變電阻兩端的電壓；②電阻斷路；
（2）①A；2.5；②5；③在電壓不變時，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比．

點評 本題探究通過導(dǎo)體的電流與電壓和電阻的關(guān)系，考查注意事項、變阻器的作用、故障的分析、操作過程、器材的選擇及數(shù)據(jù)分析的能力．