题目内容

12．在“探究通过导体的电流与电压和电阻的关系”实验中，有如下器材：电压表、电流表、滑动变阻器、开关、两节干电池、定值电阻R（分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω）、导线若干．小明在实验时连接的电路如图1所示．

（1）在探究“电流与电压的关系”实验中：
①闭合开关前，要将滑动变阻器滑片移至A（填“A”或“B”）端；
②闭合开关S，无论如何移动滑动变阻器的滑片P，发现电流表示数几乎为零，电压表示数约为3V，此时，电路出现的故障可能是R处断路；小明排除故障后继续实验．
③能否将电路中的定值电阻换成小灯泡，来“探究电流与电压的关系”？并说明理由．不能；灯丝电阻随温度升高而增大
（2）在探究“电流与电阻的关系”实验中：
①小明先将R﹦10Ω的电阻接入，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，直到电压表示数为2.5V，记下电流表示数；接着在滑动变阻器的滑片位置不变，把R换为15Ω的电阻时，应向A（填“A”或“B”）方向移动滑动变阻器的滑片P，才能使电压表示数为2.5V，同时记下电流表的示数；
②若要使所给的5个定值电阻分别接入电路中都能正常进行实验，应该选取至少标有5Ω的滑动变阻器；
③根据多次测量数据描绘出电流随电阻变化的曲线如图2所示，小明由图象得出的结论是：电压一定时，电流与电阻成反比．

分析 （1）①连接电路时，闭合开关前，滑动变阻器滑片要位于最大阻值处；
②电流表的示数为零，电压表示数接近电源电源，说明与电压表并联的电路发生断路，电压表与其它电路元件串联接入电路；
③灯丝的电阻随温度的升高而增大．
（2）①探究“电流与电阻的关系”实验中，要控制电阻两端的电压保持不变，根据欧姆定律和串联电路的特点分析；
②根据串联电路的特点，在选取定值电阻的阻值最大时，滑动变阻器阻值接入电路中的阻值应最大，据此计算出选取滑动变阻器的阻值；
③根据图象可知：电压一定时，电流与电阻成反比．

解答 解：（1）在探究“电流与电压的关系”实验中：
①闭合开关前，要将滑动变阻器滑片移至A端；
②闭合开关S，无论如何移动滑动变阻器的滑片P，发现电流表示数几乎为零，电压表示数约为3V，此时，电路出现的故障可能是R处断路；
无论如何移动滑动变阻器的滑片P，电压表、电流表均有示数，但都不改变，说明滑动变阻器不起作用，可能是滑动变阻器短路或同时接了下面两个接线柱，还可能是同时接了上面两个接线柱．
③不能；因为灯丝的电阻随温度的升高而增大，因此定值电阻换成小灯泡不能探究电流与电阻的关系．
（2）在探究“电流与电阻的关系”实验中：
①小明先将R=10Ω的电阻接入，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，直到电压表示数为2.5V，记下电流表示数；接着在滑动变阻器的滑片位置不变，把R换为15Ω的电阻时，应向A方向移动滑动变阻器的滑片P，才能使电压表示数为2.5V，同时记下电流表的示数；
②由图示电路图可知，电源电压为1.5V×2=3V，由图示图象可知，电阻两端电压为U=0.5A×5Ω=2.5V，滑动变阻器两端电压为：U滑=U-UR=3V-2.5V=0.5V，由串联电路电流I处处相等，定值电阻与滑动变阻器接入电路的阻值之比：$\frac{R}{{R}_{滑}}$=$\frac{\frac{U}{I}}{\frac{{U}_{滑}}{I}}$=$\frac{{U}_{R}}{{U}_{滑}}$=$\frac{2.5V}{0.5V}$，则R滑=$\frac{1}{5}$R，即：定值电阻阻值是滑动变阻器接入电路阻值的5倍，
使所给的5个定值电阻“5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω”分别接入电路中都能正常进行实验，当定值电阻为25Ω时，滑动变阻器接入电路的阻值最大，为：R滑最大=$\frac{1}{5}$R=$\frac{1}{5}$×25Ω=5Ω，若要使所给的5个定值电阻分别接入电路中都能正常进行实验，滑动变阻器最大阻值至少为5Ω，则应该选取至少标有5Ω的滑动变阻器；
③根据多次测量数据描绘出电流随电阻变化的曲线如图2所示，小明由图象得出的结论是：电压一定时，电流与电阻成反比．
故答案为：（1）①A；②R处断路；③不能；灯丝电阻随温度升高而增大；（2）①A；②5；③电压一定时，电流与电阻成反比．

点评 本题考查了实验分析，探究电流与电压、电阻关系实验，要采用控制变量法，应用控制变量法分析即可正确解题．

练习册系列答案
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C．电压表V1示数变小，电压表V2示数变小，电流表示数变小
D．电压表V1示数变大，电压表V2示数变大，电流表示数变小
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