Question

3．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，实验用到的电阻阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω．

（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）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，通过导体的电流与导体的电阻成反比．
②上述实验中，小明用5Ω的电阻做完实验后，接下来的操作是断开开关，然后将10Ω的电阻接入电路，闭合开关，向左（填“左”或“右”）移动滑片，使电压表示数为2.5V时，读出电流表的示数．
（3）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）将滑动变阻器与电阻串联，且要接一上一下，电压表与电阻并联；
（2）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将5Ω的电阻更换为10Ω的电阻接入电路后，应增大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，可根据图象上任意一点对应的电流和电阻值，由U=IR计算出电压值；
（3）由图3找出实验时电路的最小电流，由串联电路的特点及欧姆定律求出此时滑动变阻器接入电路的阻值，据此确定滑动变阻器的最大阻值．

解答 解：（1）将滑动变阻器与电阻串联，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，将电压表与灯泡并联，如图所示：

（2）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由图丙知，当R=5Ω时，电路中的电流I=0.5A，所以电阻两端的电压U=IR=0.5A×5Ω=2.5V；
将5Ω的电阻更换为10Ω的电阻接入电路后，电阻两端的电压将变大，此时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；
（3）由图丙知，电路的最小电流I=0.1A，此时滑动变阻器接入电路的阻值最大，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，滑动变阻器两端的电压：
U_滑=U-U_R=6V-2.5V=3.5V，
由I=$\frac{U}{R}$可得，滑动变阻器接入电路的阻值：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.1A}$=35Ω，
即滑动变阻器的阻值不能小于35Ω．
故答案为：
（1）如上图所示；
（2）①反比；②2.5；
（3）35．

点评 本题是探究电流与电阻关系的实验，考查了对控制变量法的应用，特别要掌握利用滑动变阻来控制电压的操作方法，通过实验探究考查了电学元件的使用、分析图象获取信息的能力，难度适中，但需认真、细心分析．