Question

15．如圖甲所示的電路圖，研究通過導體的電流與電阻的關(guān)系，電源電壓恒為3V，電流表量程是0～0.6A，R是分度值為0.1的電阻箱，R′是規(guī)格為“20Ω 2A”的滑動變阻器．

（1）按甲圖連接好電路后，閉合開關(guān)S之前，應將滑動變阻器R′的滑片滑到b端（選填“a”或“b”）．
（2）閉合開關(guān)后，改變電阻箱的阻值，再調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使電壓表示數(shù)保持不變，記下電阻箱的阻值與對應的電流表示數(shù)描在乙圖中，根據(jù)所描點對應的數(shù)據(jù)可知，電壓表示數(shù)為2V；若在操作中將電阻箱的阻值由1Ω調(diào)為丙圖的示數(shù)，此時電阻箱的讀數(shù)為5Ω，為了保持上述電壓表的示數(shù)不變，應該將滑動變阻器的滑片向b端（選填“a”或“b”）滑動到適當?shù)奈恢茫?br />（3）由圖乙的數(shù)據(jù)可得出本實驗的結(jié)論：在電壓不變時，通過導體的電流與導體的電阻成反比．
（4）同學們在交流討論中提出，既要保證上述電壓表示數(shù)不變，又要使通過電流表的電流不超過其量程，那么電阻箱的阻值最小只能調(diào)為3.3Ω．

Answer 1

分析 （1）為保護電路，在閉合開關(guān)前，應將變阻器滑片移至最大阻值處；
（2）根據(jù)所描點對應的電流和電阻值，根據(jù)U=IR來計算電壓值；
用各指針所指的示數(shù)乘以下面的倍數(shù)，然后將所有的數(shù)值相加，即為該電阻箱的讀數(shù)；
當換成較大的電阻時，根據(jù)分壓原理，確定電壓表示數(shù)的變化，根據(jù)實驗要求結(jié)合串聯(lián)電路電壓的規(guī)律和分壓原理確定滑片移動的方向；
（3）根據(jù)圖乙中數(shù)據(jù)得出結(jié)論；
（4）根據(jù)電路中允許的最大電流，根據(jù)歐姆定律求出電阻箱允許調(diào)到的最小阻值．

解答 解：（1）為保護電路，在閉合開關(guān)前，應將滑片移至b端，使其阻值最大；
（2）由圖象知，當R=5Ω時，電流I=0.4A，可知電阻兩端的電壓U=IR=0.4A×5Ω=2V；
由圖丙知，電阻箱的阻值為0×100Ω+0×10Ω+5×1Ω+0×0.1Ω=5Ω；
電阻值由1Ω變?yōu)?Ω，根據(jù)分壓原理，電壓表的示數(shù)將變大，因探究電流與電阻的關(guān)系時，要保持電壓不變，應減小電阻的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，應增大變阻器的電壓，根據(jù)分壓原理，應增大變阻器連入電路中的電阻大小，即將滑片向b端滑動到適當位置；
（3）由圖乙可知，當電阻為5Ω、10Ω、15Ω、20Ω時，對應的電流大小分別為0.4A、0.2A、0.14A、0.1A，根據(jù)歐姆定律電壓表示數(shù)U=IR=0.4A×5Ω=0.2A×10Ω=0.14A×15Ω=0.1A×20Ω=…=2V，即在電壓不變時，通過導體的電流與導體的電阻成反比；
（4）因電流表使用0-0.6A的量程，所以電路中允許的最大電流為0.6A，因電壓表示數(shù)保持2V不變，所以電阻箱允許調(diào)到的最小阻 值R_變=$\frac{U}{{I}_{最大}}=\frac{2V}{0.6A}$≈3.3Ω；
故答案為：（1）b；
（2）2；5；b；
（3）在電壓不變時，通過導體的電流與導體的電阻成反比；
（4）3.3．

點評 本題探究通過導體的電流與電阻的關(guān)系，考查實驗注意事項、操作過程、電阻箱的使用、根據(jù)圖象歸納結(jié)論、對器材的要求及控制變量法的運用等知識，綜合性較強．