Question

8．在探究电流与电压、电阻的关系中：
【实验器材】电源（电压恒为4.5V），电流表、电压表各一只，开关一个，三个定值电阻（5Ω、10Ω、15Ω），三只滑动变阻器（10Ω 1.5A、20Ω 1.5A、50Ω 1A），导线若干．
【实验过程】
（1）在虚线框内画出图所示实物图的电路图．

（2）小明按图正确连接电路后，闭合开关前，应把滑动变阻器的滑片滑到最右端（选填“左”或“右”），闭合开关后，发现电流表示数为0，电压表指针超过量程．你认为造成这一现象的原因是电阻断路．
（3）小红在探究时，先将5Ω的电阻连入电路中，闭合开关，移动滑片，使电压表的示数为1.5V，并记下电流值．接着断开开关，取下5Ω电阻，改接10Ω的电阻（滑动变阻器滑片位置未动），当他接入10Ω电阻后，闭合开关，应将滑动变阻器滑片向右端移动（选填“左”或“右”），直至电压表示数为1.5V，再次记下电流值．

电阻R/Ω	5	10	15
电流I/A	0.30	0.15	0.10

（4）接着小红换用15Ω的电阻重复上述实验，得到了上表中的实验数据，分析数据得出：在电压不变时，通过导体的电流与导体的电阻成反比
（5）小红实验时所选择的滑动变阻器规格是50Ω 1A．

Answer 1

分析 （1）根据实物图画出电路图；
（2）闭合开关前，应把滑动变阻器的滑片滑到阻值最大处，若电流表示数为0，说明电路可能断路；电压表示数超过量程即3V，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的支路以外的电路是完好的，则与电压表并联的电阻断路了；
（3）根据控制变量法，研究电流与电阻的关系时，需控制定值电阻的电压相同，当换上大电阻时，根据分压原理确定电压表示数的变化，由串联电路电压的规律结合分压原理确定滑片移动的方向；
（4）分析表中数据得出结论；
（5）根据串联电路电压的规律及分压原理确定变阻器的规格．

解答 解：（1）根据实物图画出电路图，如下所示：

（2）闭合开关前，应把滑动变阻器的滑片滑到阻值最大处，即最右端，闭合开关后，发现电流表示数为0，电压表指针超过量程．你认为造成这一现象的原因是电阻断路．
（3）断开开关，取下5Ω电阻，改接10Ω的电阻（滑动变阻器滑片位置未动），根据分压原理，电压表示数变大；研究电流与电阻的关系时，要控制电压表示数不变，应减小变阻器的电压，由串联电路电压的规律，应增大变阻器的电压，由分压原理，应增大变阻器连入电路中的电阻，应将滑动变阻器滑片向右端移动，直至电压表示数为1.5V，再次记下电流值．
（4）由表中数据可知，电阻为原来的几倍，通过的电流为原来的几分之一，故得出的结论是：在电压不变时，通过导体的电流与导体的电阻成反比；
（5）根据串联电路电压的规律，变阻器分得的电压为U_滑=U-U_表=4.5V-1.5V=3V，变阻器的电压为定值电阻的$\frac{3V}{1.5V}$=2倍，当最大的定值电阻15Ω接入电路中，由分压原理，变阻器连入电路中的电阻：R_滑=2×15Ω=30Ω，由表中数据可知，电路中的最大电流为0.3A，故选用50Ω 1A的变阻器．
故答案为：（1）如上所示；（2）右；电阻断路；（3）右；电压表示数为1.5V；（4）在电压不变时，通过导体的电流与导体的电阻成反比；（5）50Ω 1A．

点评 本题探究电流与电压、电阻的关系，考查电路图的画法、注意事项、故障分析、操作过程、数据分析、控制变量法的运用及对器材的选择．