Question

3．小赵探究“电压一定时，电流与电阻的关系”的实验，有如下器材：恒为4.5V电源，电流表，电压表，定值电阻（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω），开关，导线若干，滑动变阻器（规格为“10Ω，2A”、“50Ω，1A”）．

（1）根据电路图甲，请用笔画线代替导线将实物图乙连接好．
（2）在闭合开关前应将滑动变阻器滑片移到阻值最大处．
（3）连接好电路后，闭合开关，发现电压表有示数，电流表没有示数，其原因可能是D
A．电流表断路              B．电压表短路
C．定值电阻短路            D．定值电阻断路
（4）排除故障后，小赵通过测出的多组数据，得到如图丙所示的电流与电阻的关系图象，由此可得结论：当电压一定时，当电压一定时，通过导体的电流与导体电阻成反比．
（5）当小赵测完5Ω的电阻后，换10Ω的电阻进行测量时，滑动变阻器滑片应向右（选填“左”或“右”）滑动．
（6）小赵实验时应当选取的滑动变阻器为“50Ω 1A”．

Answer 1

分析 （1）由电路图可知，电压表与电阻R并联，电压表的量程根据电源电压确定；然后根据电流从正接线流入，负接线柱流出将电压表接入电路中．
（2）为防止电路中电流过大，烧坏电路元件，在开关闭合前，保护电路的滑动变阻器处于最大阻值处．
（3）电压表有示数说明电压表两接线柱与电源之间是通路，电流表没有示数说明电路断路，即电压表并联部分断路．
（4）分析表格中数据，得出电流与电电阻的关系．
（5）将5Ω的电阻换成了10Ω的电阻时，电路中的总电阻变大，电路中的电流减小，滑动变阻器两端的电压减小，电压表的示数变大；要探究电流和电阻之间关系，必须保持电阻两端的电压不变，即与电阻并联的电压表示数不变，为保证电阻两端的电压不变，要通过调节滑片，使滑动变阻器两端的电压变大，从而使电阻两端的电压变为原来的值．
（6）判断滑动变阻器的使用规格，同时要考虑滑动变阻器的电阻和允许通过的最大电流．

解答 解：（1）电压表与电阻并联，根据实际，电源电压为4.5V，则可用0～3V的量程；如图所示：

（2）在开关闭合前，保护电路的滑动变阻器的滑片处于最大阻值处的右端；
（3）闭合开关电流表没有示数，但电压表示数大约等于电源电压，说明电压表并联部分断路，故障可能是定值电阻断路，故D正确．
（4）由表格中数据知，电压一定时，导体的电阻增大为原来的几倍，通过电阻的电流变为原来的几分之一，故可得结论：当电压一定时，通过导体的电流与导体电阻成反比．
（5）将5Ω的电阻换成了10Ω的电阻时，串联电路的总电阻变大，根据欧姆定律可知电路中电流变小，滑动变阻器分得的电压变小，电阻分得的电压变大；要探究电流和电阻之间关系，必须保持电阻两端的电压不变，即与电阻并联的电压表示数不变，所以应调节滑片向右移动，增大滑动变阻器接入电路的电阻，使电压表的示数达到1.5V时，读取电流表示数．
（6）当20Ω的电阻接入时，为使电压表的示数为1.5V，滑动变阻器接入电路中的阻值是40Ω；若选用规格为“20Ω，2A”滑动变阻器，无论怎样移动滑片P，电压表的示数始终无法达到1.5V；因此需要选择“50Ω 1A”的滑动变阻器．
故答案为：（1）见上图；（2）最大；（3）D；（4）当电压一定时，通过导体的电流与导体电阻成反比；（5）右；（6）“50Ω  1A”．

点评 本题考查了连接实物电路图、实验数据处理和实验的注意事项以及电路故障的判断等问题，要根据串联电路的分压原理认真分析．