Question

5．在探究電流與電壓、電阻的關(guān)系中：
【提出問題】通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體電阻的大小有什么關(guān)系？
【猜想與假設(shè)】導(dǎo)體兩端的電壓一定時(shí)，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比．
【實(shí)驗(yàn)器材】電源（電壓恒為4.5V），電流表、電壓表各一只，開關(guān)一個(gè)，三個(gè)定值電阻（5Ω、10Ω、15Ω），三只滑動(dòng)變阻器（10Ω 1.5A、20Ω 1.5A、50Ω 1A），導(dǎo)線若干．
【實(shí)驗(yàn)過程】
（1）請你根據(jù)電路圖，用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖中的電路連接完整，導(dǎo)線不能交叉．

（2）小紅在閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)電流表、電壓表均有較小的示數(shù)，且移動(dòng)滑片時(shí)，示數(shù)不變，你認(rèn)為造成這一現(xiàn)象的原因是滑動(dòng)變阻器同時(shí)接了下面的兩個(gè)接線柱．
（3）小紅在探究時(shí)，先將5Ω的電阻連入電路中，閉合開關(guān)，移動(dòng)滑片，使電壓表的示數(shù)為1.5V，并記下電流值．接著斷開開關(guān)，取下5Ω電阻，改接10Ω的電阻（滑動(dòng)變阻器滑片位置未動(dòng)），當(dāng)他接入10Ω電阻后，閉合開關(guān)，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器滑片向右端移動(dòng)（選填“左”或“右”），直至電壓表示數(shù)為1.5V，再次記下電流值．
（4）接下來，小紅換用15Ω的電阻繼續(xù)實(shí)驗(yàn)時(shí)，移動(dòng)滑片用力過猛，將滑片移到線圈外側(cè)的瓷筒上，此時(shí)電流表無示數(shù)，電壓表無示數(shù)，調(diào)整好滑片后小紅按要求完成了實(shí)驗(yàn)．（選填“有”或“無”）．
（5）小紅實(shí)驗(yàn)時(shí)所選擇的滑動(dòng)變阻器規(guī)格是50Ω 1A．

Answer 1

分析 （1）分析清楚電路結(jié)構(gòu)，明確各電路元件的連接方式，根據(jù)電路圖連接實(shí)物電路圖；
（2）因電流表、電壓表的讀數(shù)都較小，所以電路中的電阻應(yīng)該會(huì)很大，又知道調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片時(shí)，兩表示數(shù)均無變化，所以應(yīng)該是把滑動(dòng)變阻器的下面兩個(gè)接線柱接入電路了；
（3）探究電流與電阻關(guān)系，應(yīng)控制電阻兩端電壓不變，根據(jù)阻值變化及串聯(lián)電路特點(diǎn)，根據(jù)電路圖判斷滑片的移動(dòng)方向；
（4）將滑片移到線圈外側(cè)的瓷筒上，由于瓷筒是絕緣體，故整個(gè)電路斷路；
（5）由串聯(lián)電路特點(diǎn)求出滑動(dòng)變阻器兩端電壓，由串聯(lián)分壓知識求出滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，然后根據(jù)該阻值選擇滑動(dòng)變阻器的規(guī)格．

解答 解：（1）由電路圖可知，電源、開關(guān)、滑動(dòng)變阻器、定值電阻、電流表組成串聯(lián)電路，電壓表與定值電阻并聯(lián)，電源電壓為4.5V，電路中最大電流為I=$\frac{U}{R}$=$\frac{4.5V}{5Ω}$=0.9A，故電流表應(yīng)選量程為0～3A，實(shí)物電路圖如圖所示：

（2）閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)電流表、電壓表均有較小的示數(shù)，說明電路是通路且電路中的電阻很大，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片時(shí)，兩表示數(shù)均無變化，說明滑動(dòng)變阻器同時(shí)接了下面的兩個(gè)接線柱，此時(shí)滑動(dòng)變阻器起定值電阻的作用；
（3）用10Ω的電阻替換5Ω電阻時(shí)，電阻阻值變大，滑動(dòng)變阻器阻值不變，電阻分壓變大，為保持電阻兩端電壓不變，應(yīng)減小電阻的分壓，增大滑動(dòng)變阻器的電壓，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值應(yīng)該變大，由電路圖可知，應(yīng)向右移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，直到電壓表的示數(shù)是1.5V為止；
（4）移動(dòng)滑片用力過猛，將滑片移到線圈外側(cè)的瓷筒上，由于瓷筒是絕緣體，故整個(gè)電路斷路，此時(shí)電流表、電壓表均無示數(shù)；
（5）由題意知，電阻兩端電壓U_R=1.5V，則滑動(dòng)變阻器兩端電壓U_滑=U-U_R=4.5V-1.5V=3V，
將15Ω的電阻連入電路中，由串聯(lián)分壓的規(guī)律可得：$\frac{{U}_{R}}{{U}_{滑}}$=$\frac{R}{{R}_{滑}}$，即$\frac{1.5V}{3V}$=$\frac{15Ω}{{R}_{滑}}$，解得R_滑=30Ω＞20Ω，因此滑動(dòng)變阻器應(yīng)選規(guī)格為“50Ω 1A”的滑動(dòng)變阻器．
故答案為：（1）如圖所示；（2）滑動(dòng)變阻器同時(shí)接了下面的兩個(gè)接線柱；（3）右；電壓表示數(shù)為1.5V；（4）無；無；（5）50Ω 1A．

點(diǎn)評 本題考查了根據(jù)實(shí)物電路圖作實(shí)驗(yàn)電路圖、滑動(dòng)變阻器的調(diào)節(jié)、實(shí)驗(yàn)器材的選擇，是實(shí)驗(yàn)的常考問題，一定要掌握；分析清楚電路結(jié)構(gòu)是正確作出電路圖的前提與關(guān)鍵．