Question

13．小明同学想“探究电流跟电阻的关系”，他利用相关器材进行了以下实验，其中电源电压为3V且保持不变，滑动变阻器的最大电阻为20Ω，提供的定值电阻分别有5Ω、10Ω、15Ω、25Ω若干个．
（1）他已经连接了部分电路如图甲所示，请用笔画线代替导线将电路图补充完整．为保证电路安全，连接电路时，开关应断开．
（2）接着他进行了以下操作：
①先将5Ω电阻接入电路，闭合开关，发现电压表指针有明显偏转，电流表指针几乎无偏转，此时无论怎么移动滑片，电压表和电流表指针偏转几乎无变化，则出现此情况的原因是电阻断路．纠正问题后，调节滑动变阻器，使电压表的示数为1.5V，记录电流表示数；
②将5Ω电阻换成10Ω电阻，闭合开关后发现电压表示数变大（选填“变大”、“变小”、“不变”），接下来应将滑动变阻器的滑片向左（填“左”或“右”）移动，当观察到电压表示数为1.5V时，记录电流表示数；
（3）完成实验后，用记录的数据绘制了如同乙的图象，根据该图象可以得出电流与电阻的关系是：电压一定时，电流与电阻成反比．
（4）为保证实验顺利进行，允许接入电路的定值电阻的最大值为25Ω．

Answer 1

分析 （1）电压表应并联到电阻的两端；连接电路时开关应该断开；
（2）电压表指针有明显偏转说明电压表两接线柱与电源正负极之间是通路，怎样移动滑动变阻器电流表指针几乎不动说明电路断路，即电压表并联的部分断路；在探究电流和电阻的关系时，要保持电阻两端的电压不变；
（3）研究电流与电压电阻的关系时，要用到控制变量法，通过对图象数据的分析可以得出结论；
（4）为完成整个实验，根据图象以及电阻R和滑动变阻器串联分压的特点，来正确分析和计算出滑动变阻器的最小电阻值．

解答 解：（1）电压表应并联到电阻的两端，如图：
；
连接电路时开关应该断开；
（2）①无论怎样移动滑动变阻器，电流表指针几乎不动，而电压表指针有明显偏转，则造成这一故障的原因可能是定值电阻R断路；
②先将5Ω的电阻接入电路调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为2V并记下电流表的示数，然后他收下5Ω的电阻再将10Ω的电阻接入电路，接下来他应该进行的操作是移动滑片，使电压表示数保持1.5V不变；
（3）分析图象数据可知，定值电阻两端的电压保持1.5V不变，电阻变为原来的几倍，通过的电流变为原来的几分之一，故可得结论：电压一定，导体中的电流跟导体的电阻成反比；
（4）由题目的要求和图象可知，电阻R的最大阻值R=25Ω，此时的最小电流I_小=0.06A，那么，此时的总电阻最大值为：
R_大=$\frac{U}{{I}_{最小}}$=$\frac{3V}{0.06A}$=50Ω，
故要求滑动变阻器的最大值不能小于R_大′=R_大-R=50Ω-25Ω=25Ω．
故答案为：（1）如图；断开；（2）电阻断路；变大；左；1.5；（3）电压一定时，电流与电阻成反比；（4）25．

点评 此题属于电学方面的综合题目，考查的知识点比较广泛，综合性比较强，对学生的综合能力要求比较高，属于中考题目的热点和焦点．因此，在做这方面的题目时，一定要静下心来，仔细阅读，认真审题．