Question

10．小明利用如图甲所示的电路探究电流跟电阻的关系．已知电源电压为6V且保持不变，实验用到的定值电阻R的阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω．

（1）请根据图甲将图乙所示的实物电路连接完整（导线不允许交叉）．
（2）同学们正确连接电路后，闭合开关发现电流表无示数，电压表指针有明显偏转，产生这一故障的原因可能是A
A．电阻R断路     B．电阻R短路   C．滑动变阻器断路   D．滑动变阻器短路
（3）实验中多次改变R的阻值，调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数保持不变，记下电流表的示数，得到如图丙所示的电流I随电阻R变化的图象．
①由图象可以得出结论：电压一定时，电流与电阻成反比．
②上述实验中，小明用5Ω的电阻做完实验后，接下来将10Ω的电阻接入电路，闭合开关，向左（左/右）移动滑片，使电压表示数为2.5V时，读出电流表的示数，此时滑动变阻器连入电路的阻值为14Ω．
（4）为完成整个实验，应该选取最大阻值不小于35Ω的滑动变阻器．

Answer 1

分析 （1）电压表并联在定值电阻两端，要注意正负接线柱的连接，滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中；
（2）电流表无示数，说明电路中有断路；电压表指针有明显偏转，说明电压表的正负接线柱与电源两极相连；
（3）①分析图丙中图象，曲线上每一点对应的电流和电阻的乘积相等，据此得出结论；
②断开开关，将滑动变阻器的滑片移到最左端时接入电路中的电阻最大，将5Ω的电阻更换为10Ω的电阻接入电路后，应减小滑动变阻器接入电路中的电阻，使电压表的示数达到原来的示数不变；
（4）根据串分压的知识，当电阻值为20Ω时，所需的滑动变阻器的阻值最大，根据图象确定电路中电流，由R=$\frac{U}{I}$计算出电路中的总电阻，从而计算出滑动变阻器的阻值．

解答 解：（1）电压表的负接线柱与定值电阻的右接线柱相连，滑动变阻器的任意上方接线柱与定值电阻的右接线柱相连，如下图所示：

（2）电流表无示数，说明电路故障为断路；电压表指针有明显偏转，说明电压表的正负接线柱与电源两极相连，因此电路故障为定值电阻断路，故选A；
（3）①分析图丙图象，曲线上每点对应的电流和电阻的乘积都等于2.5V，由此得出结论：电压一定时，导体中的电流与电阻成反比；
②断开开关，将滑动变阻器的滑片移到最左端时接入电路中的电阻最大，将5Ω的电阻更换为10Ω的电阻接入电路后，电阻两端的电压变大，所以应增大滑动变阻器接入电路中的电阻，使电压的示数达到2.5V；
（4）根据串联分压的知识，当电阻R=20Ω时，滑动变阻器的阻值最大，由图象知，此时电路中的电流为0.1A；
由I=$\frac{U}{R}$得，R_总=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{0.1A}$=60Ω；
所以R_滑=R_总-R=60Ω-25Ω=35Ω．
故答案为：（1）如上图；（2）A；（3）①）电压一定时，电流与电阻成反比；②左  2.5；14；（4）35．

点评 本题考查了电压表和滑动变阻器的连接、串联电路的分压特点等，关键是分析图象得出电流与电阻之间的关系．