Question

1．小強的實驗小組探究電流與電壓的關系時，所用器材如下：電源電壓為6V且保持不變，電流表、電壓表各一只，定值電阻4個，滑動變阻器1只，開關1個，導線若干；設計的電路如圖所示，實驗中獲得的數(shù)據(jù)如表：

	第一次	第二次	第三次	第四次	第五次
U/V	0.8	1.2	1.8	2.0	2.2
I/A	0.16	0.24	0.36	0.40	0.44

（1）連接實驗電路時，開關應斷開，根據(jù)電路圖在閉合開關前應將滑動變阻器的滑片移到a端．（填“a”或“b”）
（2）請根據(jù)圖1所示電路，將圖2所示的實物電路連接完整（導線不允許交叉）．

（3）請根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖3中畫出電流隨電壓變化的圖象．
（4）分析表中的數(shù)據(jù)或圖象，你能得出的實驗結論：電阻一定時，電流與電壓成正比．
（5）該實驗小組還利用此電路探究“通過導體的電流與導體電阻的關系”時，依次用三個定值電阻（10Ω、15Ω和20Ω）替換原來的定值電阻，實驗時，在c、d間先接入10Ω的電阻，閉合開關，移動滑片P，使電壓表的示數(shù)為2.0V，并記下相應的電流值；在改接15Ω的電阻，此時滑片P應向a（選填“a”或“b”）端移動，當觀察到電壓表示數(shù)為2.0V時，記錄電流表示數(shù)．為完成這個實驗，應該選取最大阻值不小于40Ω的滑動變阻器．

Answer 1

分析 （1）在連接實物圖時，開關應該斷開，且閉合開關前滑片應該處于最大阻值處；
（2）分析甲圖電路結構，然后連接電路圖，滑動變阻器與電阻串聯(lián)接入電路，電壓表與電阻R并聯(lián)；
（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，利用描點法作圖即可．
（4）根據(jù)圖象或實驗數(shù)據(jù)，判斷電壓與電流間有什么關系，然后得出結論．
（5）在串聯(lián)電路中，誰的電阻大，誰就分擔的電壓多，據(jù)此分析可以判斷第一空；
當電路中接入20Ω的定值電阻時，其兩端電壓應仍然保持2V不變，所以此時計算出變阻器的有效電阻即為第二空的答案．

解答 解：（1）連接實驗電路時，開關應斷開，根據(jù)電路圖在閉合開關前應將滑動變阻器的滑片移到a端；
（2）根據(jù)圖甲的電路圖連接實物圖，實物電路圖如圖乙所示，且電壓表用小量程，且并聯(lián)在燈泡兩端：

（3）應用描點法作圖，電阻的I-U圖象如圖所示：

（4）由圖象可知，圖象是一條傾斜的直線，電流I與電壓U成正比，即在電阻一定時，電流與電壓成正比；
（5）該實驗小組還利用此電路探究“通過導體的電流與導體電阻的關系”時，依次用三個定值電阻（10Ω、15Ω和20Ω）替換原來的定值電阻，實驗時，在c、d間先接入10Ω的電阻，閉合開關，移動滑片P，使電壓表的示數(shù)為2V，并記下相應的電流值；在改接15Ω的電阻時，此時定值電阻兩端的電壓會大于2V，故需要保持定值電阻兩端的電壓不變，故應該讓變阻器兩端的電壓變大，所以滑動變阻器的有效電阻必須變大，故滑片應該向a處移動；
當電路中接入20Ω的定值電阻時，其兩端電壓應仍然保持2V不變，即此時變阻器兩端的電壓是U=6V-2V=4V；
此時通過變阻器的電流和定值電阻的電流相同，即此時的電流是I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2V}{20Ω}$=0.01A；
故此時變阻器的有效電阻最小是R_最小=$\frac{U}{I}$=$\frac{4V}{0.01A}$=40Ω；
故答案為：（1）斷開；a；（2）見上圖；（3）見上圖；（4）電阻一定時，電流與電壓成正比；（5）a；40．

點評 此題是探究電流跟電阻的關系實驗，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、電壓的關系，及歐姆定律的變形應用．