Question

11．現(xiàn)有下列器材：蓄電池（6V），電流表（0～0.6A，0～3A）、電壓表（0～3V，0～15V）、定值電阻（若干）、開關(guān)、滑動變阻器和導(dǎo)線，要利用這些器材探究“電壓不變時，電流與電阻的關(guān)系”：
（1）請根據(jù)圖甲所示的電路圖用筆畫線代替導(dǎo)線將圖乙所示的食物連接成完整電路．（導(dǎo)線不允許交叉）
（2）正確連接電路后閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表無示數(shù)，移動滑動變阻器的滑片P，電壓表示數(shù)始終接近電源電壓．造成這一現(xiàn)象的原因可能是電阻R斷路．
（3）排除故障后進行實驗．實驗中多次換用不同阻值的定值電阻，并調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使電壓表示數(shù)保持不變，讀出對應(yīng)于不同阻值的電流表示數(shù)，并記于表格中，由表中數(shù)據(jù)可以分析得出結(jié)論在電壓不變，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比．

次數(shù)	1	2	3	4	5	6
電阻R/Ω	30	25	20	15	10	5
電流I/A	0.1	0.12	0.15	0.2	0.3	0.6

（4）為完成整個實驗，應(yīng)選取哪種規(guī)格的滑動變阻器A．
        A.50Ω、1.0A          B.50Ω、0.5A          C.20Ω、1.0A          D.20Ω、0.5A
（5）小明想將定值電阻換成小燈泡來探究電流與電壓的關(guān)系，你認為他的實驗方案可行嗎？請說出理由．答不可行，燈的電阻隨溫度的變化而變化不是一個定值．

Answer 1

分析 （1）據(jù)該實驗的原理可知，電流表應(yīng)該串聯(lián)在電路中，電壓表應(yīng)該并聯(lián)在電路中，且滑動變阻器并聯(lián)在電路中，其接法是“一上一下”；
（2）若電流表無示數(shù)，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；
（3）據(jù)表格中的數(shù)據(jù)分析即可得出正確的規(guī)律；
（4）根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律和分壓原理確定變阻器連入電路中的阻值，結(jié)合電路中的電流大小，確定選擇滑動變阻器規(guī)格．
（5）知道燈絲的電阻受溫度的影響，要探究電流與電壓的關(guān)系，需保持電阻不變．

解答 解：（1）電流表應(yīng)該串聯(lián)在電路中，電壓表應(yīng)該并聯(lián)在電路中，且滑動變阻器并聯(lián)在電路中，其接法是“一上一下”，如下所示：

（2）經(jīng)分析，正確連接電路后閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表無示數(shù)，即電路中沒有電流，所以是斷路，且電壓表示數(shù)始終接近電源電壓，即表明此時電壓表測量的是電源電壓，故造成這一現(xiàn)象的原因可能是：電阻R斷路．
（3）橫向分析表中數(shù)據(jù)，電阻為原來的幾倍，通過的電流為原來幾分之一，由表中數(shù)據(jù)可以分析得出結(jié)論：在電壓不變，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比．
（4）由于該實驗中定值電阻兩端的電壓是不變的，所以由表中數(shù)據(jù)，結(jié)合歐姆定律知：電壓表示數(shù)為U_示=I_示R₁=30Ω×0.1A=3V；
根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，滑動變阻器兩端電壓U_滑=U-U_R=6V-3V=3V，即電壓表示數(shù)與變阻器分得的電壓相等，
根據(jù)分壓原理，變阻器連入電路中的電阻大小等于定值電阻的大小，
測第一組實驗數(shù)據(jù)時定值電阻最大，故滑動變阻器接入電路的最大阻值R_滑=30Ω，即變阻器的最大阻值至少為30Ω，
因?qū)嶒炦^程電路最大電流為0.6A，因此滑動變阻器應(yīng)選A．
（5）由于燈絲的電阻受溫度的影響，要探究電流與電壓的關(guān)系，需保持電阻不變，所以不能用小燈泡做此實驗．
故答案為：（1）見上圖；（2）電阻R斷路；（3）在電壓不變，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比；（4）A；（5）不可行，燈的電阻隨溫度的變化而變化不是一個定值．

點評 此題是探究電流跟電阻的關(guān)系實驗，需使電阻兩端的電壓不變，考查了對圖象的分析，同時涉及到了串聯(lián)電路電流、電壓的關(guān)系，及歐姆定律的變形應(yīng)用．