Question

7．在探究“电流与电阻的关系”的实验过程中，小明选择了5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω五个电阻进行实验，电路图如图甲所示．

（1）请用笔画线代替导线将图乙中未完成的电路完成，且使变阻器滑片向右移动时电流表示数变大．（导线不能交叉）
（2）连接电路时，开关应处于断开（选填“断开”或“闭合”）状态．
（3）连接好电路，闭合开关，发现电流表有示数，移动滑动变阻器的滑片，电压表示数始终接近电源电压．造成这一现象的原因可能是C（填字母）．
A．电阻断路　　B．电流表坏了　　C．滑动变阻器短路　　D．电阻短路
（4）排除电路故障进行实验．为达到实验目的，滑动变阻器除了起到保护电路的作用外，还起到调节电阻两端电压保持不变的作用．实验中，当把10Ω的电阻换成15Ω的电阻后，在图乙中应把变阻器滑片向左 （选填“左”或“右”）滑动，同时眼睛盯住电压表才可能达到这个目的，实验所采用的物理思想方法可称为控制变量法（选填“控制变量法”、“转换法”或“等效替代法”）．
（5）根据实验数据，作出I-R图象如图丙所示．根据实验目的分析图象可得出结论：电压不变时，导体中的电流与导体的电阻成反比．

Answer 1

分析 （1）由图甲，R与滑动变阻器串联，电压表测R两端电压，滑片向右移动时电流表示数变大，即电阻变小；
（2）连接电路时，开关应处于断开状态；
（3）电流表没有示数，电压表示数始终接近电源电压，电路故障可能为电压表所测量的电阻断路；
（4）探究电流与电阻的关系实验，应控制电阻两端电压不变；根据电路图与欧姆定律分析滑片移动方向．
（5）根据图象得出电流和电阻的关系：电压不变，导体中的电流与电阻成反比；

解答 解：
（1）由图甲，实验中电压表测R两端电压，滑动变阻器与R串联，滑片向右移动时电流表示数变大，即电阻变小，所以应把变阻器右下角接线柱接入电路．如图所示：
．
（2）在连接电路时开关应处于断开状态，这是为了防止电路中有短路的地方而导致损坏电路元件．
（3）A、闭合开关，发现电流表没有示数，移动滑动变阻器的滑片，电压表示数始终接近电源电压，原因可能是电压表所测量的电阻断路，这样使得电压表串联入电路中，故A符合题意；
B、如果电流表坏了，整个电路断路，电压表也不会有示数，故B不合题意；
C、如果滑动变阻器短路，电流表会有示数，且更大，故C不合题意；
D、如果电阻短路，则电压表的示数将为零，且电流表的示数将变大，故D不合题意．
（4）探究“电流与电阻的关系”，应不断改变电阻阻值而控制电阻两端电压不变．该实验中滑动变阻器的作用除了保护电路外，其作用主要是控制电阻两端电压保持不变；根据串联电路的分压原理，把5Ω换成10Ω，电阻分压变大，滑动变阻器分压变小，为保持电阻两端电压不变，应减小电阻分压，增大滑动变阻器分压，应使滑动变阻器接入电路的阻值变大，由图示电路图可知，闭合开关后应向左移动滑片，同时眼睛盯住电压表，直到电压表示数为U=5Ω×0.5A=2.5V为止；实验中控制电压不变，采用的控制变量法．
（5）由图象知，电压不变时，导体中的电流与导体的电阻成反比．
故答案为：（1）见上图；（2）断开；（3）C；（4）调节电阻两端电压保持不变；左；电压表；控制变量法；（5）电压不变时，导体中的电流与导体的电阻成反比．

点评 探究电流与电阻关系实验，应采用控制变量法，即控制电阻两端电压不变．考查了电路连接、滑动变阻器的使用、电路故障的判断和图象的题解等．判断电路故障时，要根据故障的表现，逐一分析可能的原因或现象，最后做出判断，是较易出错的问题．