题目内容

5.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)连接电路时,开关应断开.
(2)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).
(3)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,小明用5Ω的电阻做完实验后,断开开关,取下5Ω的电阻,然后将10Ω的电阻接入电路,闭合开关,接下来他应该进行的操作是:向左移动滑片(选填“左”或“右”),使电压表示数为2.5 V时,读出电流表的示数.
(4)实验过程中小明发现无论怎样移动变阻器的滑片P,电压表始终有示数、电流表无示数,原因可能是C(选填A、B或C).
A. 电流表断路    B.电压表短路    C.电阻R断路
(5)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.
(6)小红试图将定值电阻换成小灯泡来探究电流与电压的关系,你认为他的实验方案可行吗?不可行(选填“可行”或“不可行”),你的理由是灯丝的电阻随温度的变化而变化.

分析 (1)根据实物连接的正确方法分析解答.连接电路时,必须断开开关;
(2)分析清楚图甲所示电路图,然后根据电路图连接实物电路图;
(3)①根据图象分析电流和电阻的关系:电压一定,电流和电阻成反比;
②根据图乙确定一组电流和电阻值,根据U=IR计算出电压;
换用较大的电阻后,根据串分压的关系,电压表的示数会变大,则应增大滑动变阻器的阻值减小电阻两端的电压,保持电压表的示数不变;
(4)根据电流表和电压表的示数情况进行判断.电流表无示数,可能发生了断路,根据电压表的示数得知是哪儿发生了断路;
(5)电路电流越小,滑动变阻器接入电路的阻值越大,根据图象求出电路最小电流及对应的电阻阻值,由欧姆定律求出电阻两端电压,然后由串联电路特点求出此时滑动变阻器两端电压,最后由欧姆定律求出滑动变阻器阻值,根据该阻值选择滑动变阻器规格;
(6)知道灯丝的电阻受温度的影响,要探究电流与电压的关系,需保持电阻不变.

解答 解:
(1)实物未连接好,并且不确定电路没有发生短路的情况下,开关必须是断开的,防止烧坏电路元件;
(2)由图甲可知,定值电阻与滑动变阻器串联,电压表并联在定值电阻两端,根据电路图连接实物电路图,实物电路图如图所示:

(3)①由图象知,电压一定时,电流和电阻成反比;
②由图象知,当R=5Ω时,电流表的示数为0.5A,所以电阻两端的电压U=IR=0.5A×5Ω=2.5V,在整个过程中,R两端的电压保持2.5V不变;
将5Ω的电阻换为10Ω后,电压表的示数变大,所以应增大滑动变阻器的阻值,将滑片向左即A端滑动,保持电压表的示数为2.5V,并读出电流表的示数;
(4)电流表无示数,说明电路中某处发生了断路,电压表始终有示数,说明与电压表并联的电路发生了断路,即R断路;
(5)由图丙所示像可知,电路最小电流I=0.1A,此时电阻R=25Ω,
根据I=$\frac{U}{R}$可知,电阻两端电压UR=IR=0.1A×25Ω=2.5V,
此时滑动变阻器两端电压U滑=U-UR=6V-2.5V=3.5V,
根据I=$\frac{U}{R}$可知,滑动变阻器阻值R滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.1A}$=35Ω.
(6)由于灯丝的电阻受温度的影响,要探究电流与电压的关系,需保持电阻不变,所以不能用小灯泡做此实验.
故答案为:(1)断开;(2)见上图;(3)①导体中的电流与电阻成反比;②左;2.5;(4)C;(5)35;(6)不可行;灯丝的电阻随温度的变化而变化.

点评 此题是探究电流跟电阻的关系实验,需使电阻两端的电压不变,考查了对图象的分析,同时涉及到了串联电路电流、电压的关系,及欧姆定律的变形应用.

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