Question

7．小明在“探究电流与电阻的关系”的实验中，准备了 4.5V的电源电压，实验用到的电阻阻值分别为（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω、30Ω滑动变阻器规格为“20Ω 3A”．
（1）小 明电路连线有一处误，请帮其改正．
（2）改正连线后，小明根据实验数据画出1-R图象，可得出结论电压一定时，电流与电阻成反比．
（3）上述实验中，小明用5Ω的电阻做完实验后，接下来的操作是将开关断开，并将滑片移至最大阻值处，然后换上10Ω的电阻，闭合开关，移动滑片，使电压表示数为2.5V时，读出电流表的示数．当换上30Ω电阻时发现无论怎么移动滑动变阻器划片，电压表都达不到指定示数，可能原因是滑动滑动变阻器的最大阻值太小．

Answer 1

分析 （1）掌握实物电路的连接，特别注意电流表、电压表和滑动变阻器的接法，电压表应与电阻并联；
（2）分析图象，得出电流与电阻的关系：电压一定，电流与电阻成反比；
（3）换用较大的电阻前，应将滑片移至最大阻值处，换接电阻后，则应改变滑动变阻器的阻值，保持电压表的示数不变；
根据串分压的知识，当电阻值为30Ω时，根据I=$\frac{U}{R}$得出电路中电流，由R=$\frac{U}{I}$计算出电路中的总电阻，从而计算出滑动变阻器的阻值，与使用的变阻器的阻值比较即可得出原因．．

解答 解：（1）由图知，电流表与电阻并联了，应将电阻与电压表并联了，如图所示：

（2）由图象知，电压一定时，电流和电阻成反比；
（3）用5Ω的电阻做完实验后，应将开关断开，并将滑片移至最大阻值处，再换接电阻；
由图象知，当R=5Ω时，电流表的示数为0.5A，所以电阻两端的电压U=IR=0.5A×5Ω=2.5V，在整个过程中，R两端的电压保持2.5V不变；
将5Ω的电阻换为10Ω后，应改变电阻其的阻值，保持电压表的示数为2.5V，并读出电流表的示数；
当换上30Ω电阻时，此时电路中的电流为I₃=$\frac{U}{{R}_{3}}$=$\frac{2.5V}{30Ω}$=$\frac{1}{12}$A，
由I=$\frac{U}{R}$得，R_总3=$\frac{{U}_{总}}{{I}_{3}}$=$\frac{4.5V}{\frac{1}{12}A}$=54Ω；
根据串联电路的总电阻等于各电阻之和可得：
变阻器需要串联的最小阻值为R_滑最小=R_总-R₃=54Ω-30Ω=24Ω＞20Ω．
所以，发现无论怎么移动滑动变阻器滑片，电压表都达不到指定示数．
故答案为：（1）如上图；（2）电压一定时，电流与电阻成反比；（3）将开关断开，并将滑片移至最大阻值处；2.5；滑动滑动变阻器的最大阻值太小．

点评 此题是探究电流跟电阻的关系实验，需使电阻两端的电压不变，考查了对图象的分析，同时涉及到了串联电路电流、电压的关系，及欧姆定律的变形应用．