Question

12．小敏用如圖甲所示的電路圖，研究通過導體的電流與導體電阻的關(guān)系，電源電壓恒為6V．改變電阻R的阻值，調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片，記下相應(yīng)的4次實驗的電流和電阻值，描繪在圖9乙中．

（1）在圖丙中，用筆畫線代替導線，將電壓表正確連入電路．
（2）開關(guān)閉合前，滑動變阻器的滑片應(yīng)處于最右端（選填“最左端”或“最右端”），目的是保護電路．
（3）實驗中改變電阻R的阻值后，調(diào)節(jié)滑動變阻器是為了保持電壓表的讀數(shù)（或R兩端的電壓）不變．
（4）乙圖中陰影部分面積表示的物理量是電壓．
（5）實驗過程中，如果出現(xiàn)了電流表示數(shù)為0，電壓表示數(shù)接近6V，電路發(fā)生的故障可能是：定值電阻R斷路．
（6）實驗中該同學將圖甲中的R由10Ω的定值電阻換為20Ω的定值電阻，閉合開關(guān)后，若此時滑動變阻器的滑片還在上一次實驗的位置，下一步的操作應(yīng)當是向右（選填“左”或“右”）移動滑片，使電壓表的示數(shù)為2V．
（7）實驗中，小敏所選擇的變阻器的規(guī)格是C（選填序號）．
A．10Ω　0.5A      B．20Ω　1A      C．50Ω　2A
（8）分析圖乙中4次實驗的電流和電阻值，初步可以得出通過導體的電流與導體電阻的關(guān)系是：電壓不變，導體中的電流與它的電阻成反比．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)確定的電壓值判斷電壓表的量程；
（2）為保護電路，在閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑片移至最大阻值處；
（3）根據(jù)控制變量法，探究電流與電阻的關(guān)系，實驗中應(yīng)保持點阻兩端的電壓不變；
（4）陰影部分為電流和電阻的乘積，根據(jù)U=IR作答；
（5）電流表的示數(shù)為0說明電路斷路，電壓表的表示數(shù)接近6V，說明電壓表的兩接線柱與電源之間是通路，與電壓表并聯(lián)的部分以外部分是連通的，則與電壓表并聯(lián)的R斷路；
（6）根據(jù)圖乙，求出第1次實驗電壓表的示數(shù)，探究電流與電阻的關(guān)系時，要保持電壓大小不變；根據(jù)分壓原理，先判斷換上較大的電阻時電壓表的變化，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律再確定滑片移動的方向；
（7）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最小阻值，從而確定變阻器的規(guī)格；
（8）電流與電阻的關(guān)系：電壓不變，導體中的電流與它的電阻成反比．

解答 解：（1）由圖象知，當R=10Ω時，電路中的電流為I=0.2A，所以電阻兩端的電壓為：U=IR=0.2A×10Ω=2V；
則需將電壓表與電阻并聯(lián)，并選取0～3V的量程，如圖所示：

（2）滑動變阻器的下面接了左邊的接線柱，所以閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑片移至最右端，使其阻值最大，起到保護電路的作用；
（3）探究電流與電阻的關(guān)系，改變電阻后，一個調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電阻兩端的電壓保持不變；
（4）圖乙中橫軸表示電阻大小，縱軸表示電流大小，陰影部分的面積為橫、縱坐標的乘積，即U=IR，所以陰影部分的面積表示的物理量為電壓；
（5）經(jīng)分析，電流表示數(shù)為0，電壓表示數(shù)接近6V，電路發(fā)生的故障可能是定值電阻R斷路，導致電壓表串聯(lián)在電路中了；
（6）由圖乙知，電壓表示數(shù)為陰影部分的面積，S=U=IR=0.2A×10Ω=2V，即第1次實驗電壓表示數(shù)為2V；實驗中該同學將圖甲中10Ω的定值電阻更換為20Ω的電阻，根據(jù)分壓原理，電壓表示將增大，為保持電壓表示數(shù)不變，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，應(yīng)增大變阻器的電壓，由分壓原理，應(yīng)增大變阻器連入電路中的電阻大小，即滑片向右移動，直到電壓表示數(shù)為2V；
（7）因?qū)嶒炛须妷罕硎緮?shù)保持2V不變，根據(jù)串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，所以，滑動變阻器兩端的電壓U_滑=4V，即變阻器分得的電壓為定值電阻電壓的2倍，根據(jù)分壓原理，變阻器連入電路 中的阻值大小為定值電阻大小的2倍，即為2×20Ω=40Ω，也就是變阻器的最小阻值為40Ω，所以，滑動變阻器的規(guī)格應(yīng)選用“50Ω   2A．答案選C．
（8）分析圖象可知，電阻兩端的電壓不變，導體中的電流與它的電阻成反比．
故答案為：（1）見上圖；（2）最右端；保護電路；（3）電壓表的讀數(shù) （或R兩端的電壓）；（4）電壓；（5）定值電阻R斷路；（6）右；2； （7）C；（8）電壓不變，導體中的電流與它的電阻成反比．

點評 本題研究通過導體的電流與導體電阻的關(guān)系，考查控制量法的運用、故障的分析、操作過程及對實驗器材的要求等知識，屬于中等難度的題目．