Question

15．某物理实验小组的同学用如图所示的器材“探究电流跟电阻关系”，其中电源电压恒为6V，滑动变阻器上标有“35Ω 1A”字样．阻值分别为5Ω，10Ω，15Ω，20Ω的定值电阻四个．

（1）甲同学连接的部分电路如图甲所示，请用笔划线代替导线，按电路图将实物连接起来．他连接电路时，开关应该断开．
（2）乙同学连接完电路后，闭合开关，发现阻值为5Ω的定值电阻很烫且发出焦臭味，电流表电压表都有示数，且电压表示数近似为电源电压，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）乙排除故障后，当定值电阻为10Ω时，测出电流表示数如图乙所示，则电流表示数为0.4A，将10Ω电阻换成15Ω后，应当移动滑动变阻器的滑片，直到电压表示数为4V．
（4）此实验得到的结论是：电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比．（选填“正比，反比”）
（5）若不添加器材，乙认为用上述器材还可以完成探究电流与电压关系的实验，你认为他的想法是正确 （选填“正确，错误”）的．
（6）丙同学用相同的器材完成实验并记录了数据，数据如表所示，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．
（7）在该实验中滑动变阻器的作用是保护电路和保持电阻两端的电压一定；在测量定值电阻阻值实验中滑动变阻器的作用是通过改变连入电路中电阻丝的长度来改变电路中的电流，和电阻两端的电压．同时可以多次测量求平均值来减小误差

丙同学数据
序号	定值电阻（Ω）	电流表示数
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；
（7）滑动变阻器在测量定值电阻阻值的实验中的作用是保护电路和改变连入电路的电阻，从而得到改变定值电阻两端的电压和电流，能完成多次实验．

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：

（1）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，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．
（7）在该实验中滑动变阻器的作用是保护电路和保持电阻两端的电压一定；
在测量定值电阻阻值实验中滑动变阻器的作用是通过改变连入电路中电阻丝的长度来改变电路中的电流，和电阻两端的电压．同时可以多次测量求平均值来减小误差．
故答案为：（1）见上图；
（1）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；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；
（7）保护电路和保持电阻两端的电压一定；通过改变连入电路中电阻丝的长度来改变电路中的电流，和电阻两端的电压．同时可以多次测量求平均值来减小误差．

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、滑动变阻器的接法及作用，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．