Question

10．小亮在探究“电流和电阻的关系”的实验中，用到了如下器材：两节干电池、滑动变阻器、电流表、电压表、开关、定值电阻R（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω）、导线若干，小亮在实验时连接的电路如图甲所示．
（1）请用笔画线代替导线，将图甲中的实物连接完整．
（2）本实验中滑动变阻器起到保护电路元件安全和控制电压表示数不变的作用．
（3）小亮连好电路后继续操作，请将以下步骤按正确顺序排列BDCA．（填选项前字母）
A．断开开关，换接其他定值电阻，继续实验
B．将滑动变阻器的滑片P置于阻值最大的位置，闭合开关
C．记下电流表示数
D．调节滑动变阻器，使电压表示数保持某值不变
（4）根据多次测量数据，描绘出电流随电阻变化的曲线如图乙所示，由此得出的结论是电压不变时，通过导体的电流与导体的电阻成反比．
（5）由图象可知，定值电阻两端的电压为2.5V．
（6）在本实验中，既要维持上述电压表的示数不变，又不能改变上述电流表的量程，能（选填“能”或“不能”）接入4.5Ω的定值电阻进行实验．

Answer 1

分析 （1）将电流表、电阻、变阻器串联在电路中，电压表与电阻并联，由图乙数据确定电流表选用的量程，变阻器按一上一下接入电路中；
（2）探究“电流和电阻的关系”的实验中，要控制电压表示数不变，据此分析；
（3）探究“电流和电阻的关系”的实验中，要控制电压表示数不变：为保护电路，将滑动变阻器的滑片P置于阻值最大的位置，为得出普遍性的结论，要换不同的电阻做实验，闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表示数保持某值不变；记下电流表示数，断开开关，换接其他定值电阻，继续实验，确定正确的顺序；
（4）（5）由图求出几个点对应的电阻与电流的坐标之积为：U=IR=0.1A×25Ω=0.5A×5Ω=0.25A×10Ω=----=2.5V，分析回答；
（6）根据串联电路的规律和分压原理求出变阻器连入电路中的电阻，再由串联电路的规律和欧姆定律求出此时电路中的最大电流，与电流表量程比较；

解答 解：（1）将电流表、电阻、变阻器串联在电路中，电压表与电阻并联，由图乙数据，电流表选用小量程，变阻器按一上一下接入电路中，如下所示：

（变阻器接右下接线柱也可）
（2）探究“电流和电阻的关系”的实验中，要控制电压表示数不变，故本实验中滑动变阻器起到保护电路元件安全和控制电压表示数不变的作用；
（3）探究“电流和电阻的关系”的实验中，要控制电压表示数不变，为得出普遍性的结论，要换不同的电阻做实验：为保护电路，将滑动变阻器的滑片P置于阻值最大的位置，闭合开关；调节滑动变阻器，使电压表示数保持某值不变；记下电流表示数，断开开关，换接其他定值电阻，继续实验，故按正确顺序排列为B、D、C、A；
（4）（5）由图乙可知，几个点对应的电阻与电流的坐标之积为：U=IR=0.1A×25Ω=0.5A×5Ω=0.25A×10Ω=----=2.5V，为一定值，故得出的结论是：电压不变时，通过导体的电流与导体的电阻成反比；
由此可知，定值电阻两端的电压为2.5V；
（6）当接入4.5Ω的定值电阻进行实验时，因控制电压表示数不变，由串联电路的电压规律，变阻器分得的电压
U_滑=U-U_表=3V-2.5V=0.5V，
变阻器的电压为电压表示数的$\frac{0.5V}{2.5V}$=$\frac{1}{5}$，由分压原理，变阻器连入电路中的电阻为：
$\frac{1}{5}$×4.5Ω=0.9Ω，由电阻的串联和欧姆定律，此时电路中的电流：
I_大=$\frac{U}{{R}_{小}+R}=\frac{3V}{0.9Ω+4.5Ω}$≈0.56A＜0.6A，故既要维持上述电压表的示数不变，又不能改变上述电流表的量程，能接入4.5Ω的定值电阻进行实验．
故答案为：（1）如上所示；（2）控制电压表示数不变；（3）BDCA；（4）电压不变时，通过导体的电流与导体的电阻成反比；（5）2.5；（6）能．

点评 本题探究电流和电阻的关系，考查电路的连接、控制变量法的运用、操作顺序、数据分析及对器材的选择．