Question

在“探究电流与电压、电阻关系”的实验中，实验台上准备好了以下实验器材：电源（电压为4.5V）、电流表、电压表各一个，开关一个，四个定值电阻（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω），两只滑动变阻器（规格分别为“20Ω 2A”、“50Ω　1A”），导线若干．

（1）请根据图甲的电路图用笔画线将图乙实物图连接完整：
（2）小亮连接好电路后，闭合开关，发现无论怎样移动滑片P．电流表示数始终为零，电压表示数约为4.5V，则电路中出现的故障可能是______．
（3）小亮纠正错误后，继续进行实验，电流与电压的关系如图所示，说明：______．
（4）小亮在研究电阻对电流的影响时，先将定值电阻5Ω接入电路，测得电阻两端电压为1.5V，并记录了电流表示数0.3A，然后将5Ω的电阻换成10Ω，闭合开关后，下一步的操作是：向______（填左、右）调节滑动变阻器的滑片，保持______不变，小亮为完成用四个定值电阻进行实验，他应选择的滑动变阻器规格是______，他这样选择的理由是______．

Answer 1

解：（1）根据电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示．
（2）闭合开关，电流表示数为零，说明电路存在断路，电压表示数约为4.5V，说明电压表与电源连接相连，电压表并联电路之外不存在断路，则与电压表并联的定值电阻断路．
（3）由图示图象可知，在电阻一定时，电流与电压成正比．
（4）将5Ω的电阻换成10Ω，闭合开关后，应向右调节滑动变阻器的滑片，保持电压表示数不变；
当20Ω的电阻接入电路时，电路电流I===0.075A，此时滑动变阻器两端电压U_滑=U-U_R=4.5V-1.5V=3V，
滑动变阻器接入电路的阻值R===40Ω，则应选规格为“50Ω 1A”的滑动变阻器；
故答案为：（1）电路图如图所示；（2）定值电阻断路；（3）定值电阻断路；（4）右；电压表示数；“50Ω 1A”；当20Ω的电阻接入电路时，滑动变阻器接入电路的阻值为40Ω．
分析：（1）分析电路图结构，根据电路图连接实物电路图．
（2）根据电路故障现象分析电路故障原因．
（3）分析图示图象，根据图象特点得出实验结论．
（4）探究电流与电阻的关系，应控制电阻两端电压保持不变，更换电阻后要移到滑片，使电压表示数保持不变；
由欧姆定律求出最大阻值的滑动变阻器接入电路时的电路电流，然后由串联电路特点及欧姆定律求出此时滑动变阻器接入电路的阻值，然后选择滑动变阻器．
点评：本题考查了连接电路图、电路故障分析、处理实验数据、实验器材的选择等问题，探究电流与电阻间的关系，应控制电阻两端电压不变；应用串联电路特点及欧姆定律是解最后一问的关键．