Question

4．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，导体中的电流与电阻成反比．
②上述实验中，当小明用10Ω的电阻替换5Ω的电阻继续实验时，需移动滑片P，使电压表示数为2.5V时，方可读取电流表的示数．
（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）电压表并联在定值电阻两端，要注意正负接线柱的连接，滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中；
（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断开开关，将滑动变阻器的滑片移到最左端时接入电路中的电阻最大，将5Ω的电阻更换为10Ω的电阻接入电路后，应减小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；
（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）电压表的负接线柱与定值电阻的右接线柱相连，滑动变阻器的任意上方接线柱与定值电阻的右接线柱相连，如下图所示：

（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断开开关，将滑动变阻器的滑片移到最左端时接入电路中的电阻最大，将5Ω的电阻更换为10Ω的电阻接入电路后，电阻两端的电压变大，所以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=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{6V-2.5V}{0.1A}$=35Ω，
即滑动变阻器的阻值不能小于35Ω．
故答案为：
（1）实物电路图的连接如上图所示；
（2）①电压一定时，电流与电阻成反比；②断开开关；2.5；（3）35．

点评 本题考查了电压表和滑动变阻器的连接、串联电路的分压特点等，关键是分析图象得出电流与电阻之间的关系，要注意I与$\frac{1}{R}$成正比时I与R成反比．