Question

16．在“探究通过导体的电流与电压和电阻的关系”实验中，有如下器材：电压表、电流表、滑动变阻器、开关、两节干电池、定值电阻R（分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω）、导线若干．小明在实验时连接的电路如图1所示．

（1）在探究“电流与电压的关系”实验中：
①闭合开关前，要将滑动变阻器滑片移至A端；电路中滑动变阻器起到保护电路元件安全和改变定值电阻的电压的作用；
②闭合开关S，无论如何移动滑动变阻器的滑片P，发现电流表示数为零，电压表示数约为3V，此时，电路出现的故障可能是R断路；小明排除故障后继续实验．
（2）在探究“电流与电阻的关系”实验中：
①电路中滑动变阻器起到保护电路元件安全和控制电阻R的电压不变的作用；
②小明先将R=10Ω的电阻接入，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，直到电压表示数为2.5V，记下电流表示数；接着在滑动变阻器的滑片位置不变，把R换为15Ω的电阻时，应向A（填“A”或“B”）方向移动滑动变阻器的滑片P，才能使电压表示数为2.5V，同时记下电流表的示数；
③根据多次测量数据描绘出电流随电阻变化的曲线如图2所示，小明由图象得出的结论是：在电压不变时，通过导体的电流与导体的电阻成反比
（3）若继续使用该实验电路，还可以进行的实验有伏安法测电阻（或测电功率）．（只要求填写一个实验名称）．

Answer 1

分析 （1）①为保护电路，闭合开关前，将滑片移至最大阻值处；为得出普遍性的结论要多次测量，据此分析变阻器的作用；
②若电流表示数为0，说明电路可能断路；电压表示数接近电源电压3V，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的支路以外的电路是完好的，则与电压表并联的电阻断路了；
（2）①探究电流与电阻的关系，需保持电阻两端的电压不变，据此分析滑动变阻器的作用；
②根据控制变量法，研究电流与电阻的关系时，需控制定值电阻的电压相同，当换上大电阻时，根据分压原理确定电压表示数的变化，由串联电路电压的规律结合分压原理确定滑片移动的方向；
③根据图象由U=IR分析得出电流与电阻的关系；
（3）根据P=UI或R=$\frac{U}{I}$可测量电阻的电功率或电阻值．

解答 解：（1）在探究“电流与电压的关系”实验中，为保护电路，闭合开关前，要将滑动变阻器滑片移至阻值最大处，即A端；为得出普遍性的结论要多次测量，故电路中滑动变阻器除起到保护电路元件安全外，还有改变定值电阻的电压的作用；
②经分析，无论如何移动滑动变阻器的滑片P，发现电流表示数为零，电压表示数约为3V，此时，电路出现的故障可能是与电压表并联的R处断路；
（2）根据控制变量法，在探究“电流与电阻的关系”实验中，要控制电压不变，
①故电路中滑动变阻器除起到保护电路元件安全外，还有控制电阻R两端电压不变的作用；
②根据串联分压原理可知，将定值电阻由10Ω改接成15Ω的电阻，电阻增大，其分得的电压增大；探究电流与电阻的实验中应控制电压不变，应保持电阻两端的电压不变，根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压，由分压原理，应增大滑动变阻器连入电路中的电阻，所以滑片应向A端移动，使电压表的示数为2.5V；
③在图2中，根据欧姆定律，电压表示数U=IR=0.5A×5Ω=0.25A×10Ω=0.1A×25Ω=…2.5V为一定值，得出的结论：在电压保持不变的情况 下，通过导体的电流与导体的电阻成反比；
（3）因电压表测电压，电流表可测电流，若继续使用该实验电路，还可以进行的实验有伏安法测电阻或测量电功率．
故答案为：（1）①A；改变定值电阻的电压；
②R断路；
（2）①控制电阻R的电压不变；②A；③在电压不变时，通过导体的电流与导体的电阻成反比；（3）伏安法测电阻（或测电功率）．

点评 本题探究通过导体的电流与电压和电阻的关系考查注意事项、变阻器的作用、控制变量法的运用及数据分析等知识．