Question

8．在“探究导体的电流跟电阻的关系”实验中，老师提供的器材有：电源（电压恒定为4.5V），电流表、电压表和开关各一个，四个定值电阻（10Ω、15Ω、20Ω、30Ω），两个滑动变阻器（规格分别是“5Ω，2A”、“20Ω，1A”），导线若干．
（1）请用笔画线表示导线，在图（甲）中将实验电路图连接完整．

（2）在连接电路时，要求先将开关、滑动变阻器分别处于D的位置（填字母）
A．闭合、阻值最大处       B．断开、阻值最小处
C．断开、阻值任意处       D．断开、阻值最大处
（3）实验时，先在ab间接接入10Ω电阻，移动滑P，使电压表示数为3V，并记录相应的电流值；再改接l5Ω的电阻，此时滑片P应向c（选填“c”或“d”）端移动，这样移动滑片的目的是：使定值电阻两端的电压保持3V不变．
（4）本实验需在ab间先后接入上述四个定值电阻，为完成整个实验，选择的滑动变阻器的最大阻值至少不少于15Ω，故选取规格为“20Ω，1A”的滑动变阻器．实验时，闭合开关，移动滑片P，如果发现电流表都没示数，而电压表示数都接近电源电压，则出现该现象的原因可能是定值电阻断路．
（5）通过实验获得数据，得到如题图（乙）所示导体的电流I随电阻R变化的图象，由图象可得出结论：电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比．

Answer 1

分析 （1）根据欧姆定律求出定值电阻的阻值最小且变阻器接入电路中电阻为零时电路中的电流，然后确定电流表的量程且与定值电阻串联，滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中；
（2）为防止电路中的电流过大烧坏电路元件，连接电路时开关应断开，滑动变阻器处于最大阻值处；
（3）当将电阻由5Ω更换为10Ω后，定值电阻阻值变大，定值电阻分压变大，滑动变阻器分压变小，为保证电阻两端电压不变，应向c端移动滑动变阻器滑片，使滑动变阻器接入电路的阻值变大，使定值电阻两端电压保持3V不变；
（4）根据欧姆定律求出电路中的最小电流，利用串联电路的电压特点和欧姆定律求出滑动变阻器接入电路中的电阻，然后确定变阻器的规格；电压表示数都接近电源电压，说明电压表与电源之间是通路，电流表没示数说明电路断路，即电压表并联部分断路；
（5）用控制变量法进行分析，即电压一定时，通过导体的电流与电阻成正比．

解答 解：（1）当定值电阻的阻值为10Ω，且滑动变阻器接入电路中的电阻为零时，电路中的电流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{4.5V}{10Ω}$=0.45A，则电流的量程为0～0.6A，且与定值电阻串联；
滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中，如下图所示：

（2）为保护电路，在连接电路时，开关应断开，滑动变阻器的滑片处于最大阻值处，故选D；
（3）定值电阻由5Ω更换为15Ω后，定值电阻分压变大，大于原来的电压，为保持定值电阻两端电压不变，
由电路图可知，应向c端移动滑动变阻器滑片，增大滑动变阻器接入电路的阻值，增大滑动变阻器的分压，使定值电阻两端电压减小到原来的3V，保持定值电阻两端电压一定；
（4）实验中，当定值电阻是30Ω时，流过电路的电流I=$\frac{3V}{30Ω}$=0.1A，
滑动变阻器接入电路的阻值应为R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{4.5V-3V}{0.1A}$=15Ω＞5Ω，
为使实验能顺利进行，可以更换最大阻值较大的滑动变阻器，使用规格为“20Ω 1A”的滑动变阻器，使定值电阻两端的电压变大，等于3V；
实验时，闭合开关，移动滑片P，如果发现电流表都没示数，而电压表示数都接近电源电压，则电压表并联部分断路，可能是定值电阻断路；
（5）从表中数据可以看出，导体两端的电压一定时，通过导体的电流跟导体的电阻成反比．
故答案为：
（1）如上图所示；
（2）D；
（3）c；使定值电阻两端的电压保持3V不变；
（4）15；“20Ω，1A”；定值电阻断路；
（5）电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比．

点评 本题考查了实物电路图的连接和注意事项、串联电路的特点、欧姆定律的应用等，知道实验过程中应控制定值电阻两端的电压不变是正确解题的基础与关键．