Question

7．在“探究电压一定，电流与电阻的关系”实验中，实验室提供的实验器材有：电源一个（两端电压恒为3V），电流表、电压表各一个，开关一个，六个定值电阻（阻值分别为：4Ω、6Ω、8Ω、10Ω、14Ω和25Ω），三只滑动变阻器（规格分别为：“15Ω 1A“和”20Ω 0.3A“），导线若干．实验前电压表和电流表已调零，实验时用导线a、b、c、d、e、f和g按如图1所示方式连接电路．

①闭合开关前，应把滑动变组器的滑片调到A端（选填：“A“或”B“）
②闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，结果电流表有示数，电压表示数始终为零，则可能是导线e出现断路．
③故障排除后．先将25Ω的定值电阻接入电路，闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为2V．并记下相应的电流值；然后改接14Ω的电阻，此时滑片应向B端滑动（选填：“A“或“B”）为了用六个定值电阻分别进行实验，他应该选择的一个滑动变阻器规格是“15Ω 1A”．
④小张测出了六组数据并在老师的指导下，通过做I-$\frac{1}{R}$图象，来分析电压一定时电流与电阻的关系．如图2所示，小张已在坐标纸上描了六个点，请在图中做出I-$\frac{1}{R}$图象；并通过分析图象，可以得出结论：当电压一定时，电流和电阻成反比．

Answer 1

分析 ①闭合开关前，滑动变阻器的滑片应处于阻值最大处，分析电路连接确定移动方向；
②闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，结果电流表有示数，电压表示数始终为零，电压表断路；
③根据图象分析电流与电阻间的关系；用小电阻替换大电阻后，电阻分压变小，电压表示数变小，为保持电阻两端电压不变，应减小滑动变阻器接入电路的阻值，减小滑动变阻器的分压，使定值电阻两端电压变大，以便保持电阻两端电压不变；根据出定值电最小时的电路电流，由串联电路特点，然后选择滑动变阻器；
④根据描点用平滑曲线连接个点形成图象，分析图象得出结论．

解答 解：①根据实物电路结合滑动变阻器的使用规则，可知在该实验中，闭合开关前，应该将滑动变阻器的滑片处于阻值最大处A端；
②闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，结果电流表有示数，电压表示数始终为零，可以确定电压表断路，分析电路可知是导线e断路了；
③用25Ω的电阻做完实验后，然后将14Ω的电阻接入电路，定值电阻分压变小，电压表的示数将变小，为保持电阻两端电压不变，由电路图可知，应向B端移动滑片，减小滑动变阻器接入电路的阻值，减小滑动变阻器分压，增大定值电阻两端电压，以便保持定值电阻电压不变．
当定值电阻25Ω接入电路中时，电压表的示数为2V，根据串联分压特点可知：$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}$=$\frac{{R}_{1}}{{R}_{2}}$，故$\frac{2V}{3V-2V}$=$\frac{25Ω}{{R}_{滑}}$，解得R_滑=12.5Ω；而当接入4Ω电阻时，电路中的电流为I=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{1}}$=$\frac{2V}{4Ω}$=0.5A＞0.3A，故应该选择规格为“15Ω 1A”的滑动变阻器；
④图象如下：

由图可知：电压一定时，I与$\frac{1}{R}$成正比，故可以得出结论：当电压一定时，电流和电阻成反比．
故答案为：①A；②e；③B；“15Ω 1A”；④当电压一定时，电流和电阻成反比．

点评 本题考查了电压表和滑动变阻器的连接、串联电路的分压特点等，关键是分析图象得出电流与电阻之间的关系，要注意I与$\frac{1}{R}$成正比时I与R成反比．