Question

19．某物理实验小组的同学用如图甲所示的器材“探究电流跟电阻的关系”，其中电源电压为6V．滑动变阻器上标有“35Ω1A”字样．阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的定值电阻四个．

（1）小明同学连接的部分电路如图甲所示，请将电路连接完整．他连接电路时，开关应断开．
（2）小明同学连接完电路后，闭合开关后，发现阻值为5Ω的定值电阻很烫且发出焦臭味，还发现电流表和电压表都有示数，且电压表的示数接近电源电压，则造成上述现象的原因可能是：闭合开关前没有把滑动变阻器的阻值调到最大值．
（3）小明同学排除故障后，当定值电阻为10Ω时，电流表的示数如图乙所示，则这时电路中的电流为0.4A．将10Ω的电阻换成15Ω时，应当使滑动变阻的滑片向A（选填“A”或“B”）移动，直到电压表的示数为4V为止．
（4）此实验得到的结论是：电压一定，通过导体的电流与导体的电阻成反比（选填“正比”或“反比”）．
（5）若不添加器材，小明同学认为用上述器材还可以探究电流与电压的关系，你认为他的想法是正确的（选填“正确”或“错误”）．
（6）小芳同学用相同的器材完成实验并记录了数据，数据记录在表格中，在与老师交流的过程中，老师发现表中第4组数据是编造的，不可能从实验中得到，其原因是：因为20Ω电阻两端的电压为2V时，滑动变阻器接入电路中的电阻为40Ω，超过了滑动变阻器的最大值35Ω．

序号	定值电阻/Ω	电流表示数/A
1	5	0.40
2	10	0.20
3	15	0.13
4	20	0.10

Answer 1

分析 （1）电压表与电阻并联，电流表、滑动变阻器与电阻串联，滑动变阻器要接一上一下；
为保护电路在连接电路过程中，开关应断开；
（2）电阻很烫发出焦臭味，是因为电阻由于电流过大烧坏，根据电流表和电压表有示数进行分析具体原因；
（3）根据电流表的量程和分度值读出电流值；
根据串分压的知识，换接电阻后，应保持电压表的示数不变，根据串分压的知识判断滑片的移动方向；
（4）电流与电阻的关系：电压一定，电流与电阻成反比；
（5）要探究电流和电压的关系实验，应保持电阻不变，可通过滑动变阻器改变电压来完成；
（6）根据串联电路的电压、电流关系结合滑动变阻器的最大阻值进行分析；
根据串分压的指针，当定值电阻最大时，滑动变阻器分得的电压不变，所需的阻值最大，求得最大阻值与其实际最大阻值比较便可得出结论．

解答 解：
（1）电压表与电阻并联，由于电源电压为6V，所以应选择0～15V的量程；
电流表与电阻串联，电路中的最大电流为I=$\frac{U}{R}$=$\frac{6V}{5Ω}$=1.2A，所以电流表应选择0～3A的量程；
滑动变阻器已接了下面一个接线柱，可再接上面任意一个接线柱，如图所示：

连接电路过程中，开关应该断开；
（2）阻值为5Ω的定值电阻很烫且发出焦臭味，电流表电压表都有示数，这说明是由于电路中的电流过大造成的，是因为滑动变阻器的阻值未调至最大；
（3）由乙图知，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.4A；
此时电阻两端的电压为U=IR=0.4A×10Ω=4V；
将10Ω电阻换成15Ω后，电压表的示数会变大，所以应该增大滑动变阻器的阻值，应当使滑动变阻的滑片向A移动，使电压表的示数仍为4V不变；
（4）电流和电阻的关系为：电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比；
（5）要探究电流和电压的关系，电阻不变，改变电压，可通过滑动变阻器完成电压的改变，所以想法正确；
（6）当定值电阻为20Ω时，电路中的电流为0.1A，此时电路中的总电阻为R_总=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{0.1A}$=60Ω；
此时滑动变阻器的阻值应为R_滑=R_总-R=60Ω-20Ω=40Ω；
又滑动变阻器的最大阻值为35Ω，所以这组数据不真实．
故答案为：（1）见上图；断开；（2）闭合开关前没有把滑动变阻器的阻值调到最大值；（3）0.4；A；4；（4）反比；（5）正确；（6）4； 因为20Ω电阻两端的电压为2V时，滑动变阻器接入电路中的电阻为40Ω，超过了滑动变阻器的最大值35Ω．

点评 此题是探究电流和电阻的关系实验，考查了控制变量法的应用，同时考查了电流表、电压表、滑动变阻器的接法，考查了电流表的读数及电阻的计算，涉及到了串联电路中电流、电压的关系及欧姆定律的灵活应用．