Question

17．在学习了电阻的相关知识后，小明想要探究导体中电流与电阻的关系，他找来阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω和25Ω的定值电阻各一个，并设计了如图所示的电路进行实验，电源电压恒为6V．
（1）首先小明选择的是5Ω的电阻连入电路，在连接电路时，开关应处于断开状态；
（2）连好电路后还应检查电路连接是否正确，图中小明连接的电路存在一处错误，请将错误的连线打“X”，并将正确连线改在图中：
（3）在将电路改接正确后，小明便开始进行实验，在闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移到A端（选填“A或B”）．闭合开关后，移动滑片使电压表的示数为2V时，小明记录下此时电流表的示数，然后断开开关，用10Ω的电阻替换5Ω的，在闭合开关．如果不移动滑片，则电压表示数会大于2V（选填“大于”、“等于”或“小于”），接下来小明应向A端（选填“A”或“B”）移动滑片，使电压表示数认为2V，然后记录此时电流表示数．
（4）小明按照上述方法，更换不同阻值电阻分别进行了实验并记录下相应数据如表

定值电阻阻值（Ω）	5	10	20	25
电流表示数（A）	0.40	0.20	0.10	0.08

分析表中的数据你所得到的结论是：在电压不变的情况下，电流与电阻成反比．
（5）实验室有以下规格的滑动变阻器，要完成以上实验，小明所选用的滑动变阻器应是D
A、20Ω0.3A     B、20Ω   0.5A    C、50Ω    0.3A     D、50Ω   0.5A
（6）小花认为要得到科学的结论，还应多次进行实验，除定值电阻外，实验室并没有额外的器材，在保证不损坏实验器材的情况下，以下方案可行的是哪一个A
A、将电压表的示数保持在2.4V不变，依次接入以上4个电阻，再次记录不同电阻对应的电流．
B、将电压表的示数保持在1.5V不变，依次接入以上4个电阻，再次记录不同电阻对应的电流．
C、将电压表的示数保持在2V不变，依次接更换阻值为30Ω、40Ω、50Ω的定值电阻，在多测几组数据．

Answer 1

分析 （1）为了保护电路，在连接电路时，开关应处于断开状态；
（2）根据电压表并联在定值电阻的两端，确定错误之处；
（3）为保护电路，在闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处；端滑动变阻器和灯泡串联在电路中，串联电路有分压作用，且分担电压和其电阻成正比；
（4）分析表格数据得出结论；
（5）由串联电路特点及欧姆定律可以求出定值电阻最大时滑动变阻器接入电路的阻值，然后选择滑动变阻器．
（6）由于定值电阻及变阻器的最大阻值，确定定值电阻两端的电压值．

解答 解：（1）为了保护电路，在连接电路时，开关应断开；
（2）电压表并联在了定值电阻和滑动变阻器的两端，应该将电压表并联在定值电阻的两端，所以正确的接法如下图：

（3）为保护电路，在闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处的A端，滑动变阻器的滑片位置不变，当用10Ω的定值电阻代替5Ω的定值电阻时，电路中的总电阻变大，据I=$\frac{U}{R}$可知，电路中的电流变小，滑动变阻器两端的电压变小，据串联电路中总电压等于各分电压之和，故定值电阻两端的电压变大，即电压表的示数大于2V，为使定值电阻两端的电压保持2V不变，应增大滑动变阻器分得的电压，应增大滑动变阻器接入电路中的电阻，将滑片向A移动．
（4）由表格中数据可知，电流和电阻的关系为：当电压一定时，通过导体中的电流与电阻成反比；
（5）当定值电阻的电阻为25Ω时，电压表的示数为2V，此时电路的电流为：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2V}{25Ω}$=0.08A，
此时滑动变阻器两端的电压为6V-2V=4V，
故滑动变阻器的电阻为：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{4V}{0.08A}$=50Ω，
电流的最大电流为：I_最大=$\frac{U}{{R}_{最小}}$=$\frac{2V}{5Ω}$=0.4A，故滑动变阻器的规格为：“50Ω 0.5A”．
（6）AB、当定值电阻为25Ω时，此时滑动变阻器最大阻值为50Ω，
因为$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}$=$\frac{{R}_{1}}{{R}_{2}}$，
即$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}$=$\frac{25Ω}{50Ω}$=$\frac{1}{2}$，即$\frac{{U}_{定值}}{{U}_{总}}$=$\frac{1}{1+2}$=$\frac{1}{3}$；
当滑动变阻器的阻值最大时，定值电阻两端的电压最小为：$\frac{1}{3}$×6V=2V，故需将定值电阻两端的电压控制为等于或高于2V，故A符合要求，B不符合要求；
C、当定值电阻为50Ω时，滑动变阻器最大阻值为50Ω，此时电阻相同，分压相同，因为电源电压为6V，故每一个电阻分得的电压为3V，与此时电压表的示数为2V矛盾，所以不符合要求，故C错误．
故选A．
故答案为：（1）断开；（2）见上图；（3）A；大于；A；（4）在电压不变的情况下，电流与电阻成反比；（5）D；（6）A．

点评 此题考查了实物图的连接、实验器材的选择、数据的处理、串联电路的电压特点等，此类题是今后中考考查的方向，体现了注重学生的实验能力、动手操作能力和处理问题的能力，有一定难度．