Question

9．在“探究导体的电流跟电阻的关系”实验中，老师提供的器材有：电源（电压恒为4.5V），电流表、电压表和开关各一个，四个定值电阻（10Ω、15Ω、20Ω、30Ω），滑动变阻器一个，导线若干．
（1）请用笔画线表示导线，在图甲中将实验电路图连接完整．
（2）实验时，小红先在ab间接入10Ω电阻，移动滑片P至一位置，记录相应的电压、电流值，再改接15Ω的电阻，滑动变阻器的滑片P较上一次应更靠近c（选填“c”或“d”），才能完成数据的测量．
（3）通过实验获得数据，得到如图乙所示导体的电流I随电阻R变化的图象，由图象可以得出结论：电压一定时，电流与电阻成反比．
（4）本实验需在ab间先接后接入上述四个定值电阻，为完成整个实验，应该选最大阻值不小于15Ω规格的滑动变阻器．
（5）小雨重新设计了电路，保持电压表的示数为1.5V，得到了与图乙相同的数据，也完成了实验探究，小雨与小红的实验相比不同之处是电压表接在了变阻器两端．

Answer 1

分析 （1）滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中，根据欧姆定律求出电路中的最大电流，然后确定电流表的量程，且串联在电路中；
（2）探究导体的电流跟电阻的关系时应控制定值电阻两端的电压不变，根据串联电路的分压特点可知更换电阻后滑动变阻器接入电路中电阻的变化，进一步判断滑片移动的方向；
（3）分析图象中电流与电阻的乘积变化，利用控制变量法得出实验结论；
（4）当定值电阻的阻值最大时滑动变阻器接入电路中的电阻最大，根据图乙读出30Ω时电路中的电流，根据欧姆定律求出电路中的总电阻，利用电阻的串联求出滑动变阻器接入电路中的电阻，即为滑动变阻器最大阻值的最小值；
（5）定值电阻两端的电压和滑动变阻器两端的电压之和等于电源电压，当小雨在探究时，重新设计了电路，保持电压表的示数为1.5V，得到了与图乙相同的数据，说明定值电阻两端的电压还是3V不变，则滑动变阻器两端的电压是1.5V，电压表测量的是滑动变阻器两端的电压．

解答 解：（1）滑动变阻器的任意上方接线柱与电阻串联，
当滑动变阻器接入电路中的电阻为0且定值电阻的阻值为10Ω时电路中的电流最大，
则电路中的最大电流I_大=$\frac{U}{{R}_{小}}$=$\frac{4.5V}{10Ω}$=0.45A＜0.6A，则电流表0～0.6A的量程串联在电路中，如下图所示：

（2）探究导体的电流跟电阻的关系时应控制定值电阻两端的电压不变，
由串联电路中电阻越大分得的电压越大可知，ab间接入10Ω电阻再改接15Ω的电阻时，定值电阻两端的电压变大，
要保持电压表的示数不变，应增大滑动变阻器接入电路中的电阻，即滑片应靠近c；
（3）由图象可知，定值电阻的阻值与通过电流的乘积不变，故可得结论：电压一定时，电流与电阻成反比；
（4）由图象可知，当R=30Ω时，电路中的电流I=0.1A，
则电路中的总电阻：
R_总=$\frac{U}{I}$=$\frac{4.5V}{0.1A}$=45Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，滑动变阻器接入电路中的电阻：
R_滑=R_总-R=45Ω-30Ω=15Ω，
则滑动变阻器的最答阻值不小于15Ω；
（5）滑动变阻器两端的电压和定值电阻两端的电压之和等于电源电压，小雨和小红记录的数据相同，
说明定值电阻两端的电压都是3V，电源电压是4.5V，则滑动变阻器两端的电压是1.5V，电压表测量的是滑动变阻器两端的电压．
故答案为：
（1）如上图所示；
（2）c；
（3）电压一定时，电流与电阻成反比；
（4）15；
（5）电压表接在了变阻器两端．

点评 本题考查了根据实物图的连接、串联电路特点和欧姆定律的应用、滑动变阻器规格的确定、实验现象的判断等，知道探究导体的电流跟电阻的关系时应控制定值电阻两端的电压不变是关键．