Question

11．在“探究一定电压下，电流与电阻的关系”的实验中，老师提供的实验器材有：电源（电压恒为6V），电流表、电压表各一个，开关一个，四个定值电阻（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω），两只滑动变阻器（规格分别为“20Ω  2A”、“50Ω 1A”），导线若干．

（1）请根据图甲的电路图用笔画线将图乙实物图连接完整（要求滑动变阻器向右移动时，电路中的电流变小）．
（2）实验前，开关必须断开，滑动变阻器必须移到F处（此空选填：“E或者F”）．
（3）小波实验时，在a、b间先接入5Ω的电阻，闭合开关，移动滑片P，记录下电压表的示数和相应的电流值；再改接10Ω的电阻，此时滑片P应向F（选填“左”或“右”）端移动，小波移动变阻器滑片P的目的是：保持定值电阻两端电压不变．
（4）电路连接无误后，闭合开关，电流表指针不发生偏转，电压表指针有偏转，请帮她找出故障的原因（填下列故障原因的代号）C
A．电阻R短路    B．滑动变阻器短路      C．电阻R断路     D滑动变阻器断路
（5）小波为完成了五个定值电阻进行实验，并根据实验数据如图丙所示的电流I随电阻R变化的图象．他应选择的滑动变阻器规格是“50Ω1A”，由此得到的结论电压一定时，导体中的电流与电阻成反比
（6）若要探究电流与电压的关系，应控制电阻不变，与此实验方法相同的实验还有：探究液体内部的压强大小与深度的关系 （列举一例）．

Answer 1

分析 （1）电流表应与被电路串联，电压表应与被测电路并联，根据题中数据选择合适量程，滑动变阻器向右移动时，电路中的电流变小，表明向右移动，其接入电路的电阻变大，据此作图；
（2）为保护电路，连接电路的过程中，开关须断开，滑动变阻器必须移到最大阻值处；
（3）根据串分压的知识，先判断出改接后电压表的示数变化，然后判断滑片的移动方向；
（4）电流表指针不发生偏转，电路断路，电压表有偏转，电压表与电源接通，电阻断路．
（5）根据串分压的知识，当电阻值为25Ω时，所需的滑动变阻器的阻值最大，根据图象确定电路中电流，由R=$\frac{U}{I}$计算出电路中的总电阻，从而计算出滑动变阻器的阻值．
（6）电流与电压和电阻有关，探究电流和电压的关系，需控制电阻不变，改变电阻两端的电压；实验中采用的方法是控制变量法，据答解题．

解答 解：（1）电流表应与R串联，电压表应与R并联，由图丙可知，电路的最大电流为0.5A，R两端的电压为2.5V保持不变，因此电流表采用0-0.6A量程，电压表采用0-3V量程，滑动变阻器向右移动时，电路中的电流变小，表明向右移动，其接入电路的电阻变大，由图可知，应采用E接线柱E，如图1；
（2）为保护电路，连接电路的过程中，开关须断开，为防止电路的电流过大而损坏电路设备，在开关闭合之前，滑动变阻器的滑片必须移到最大阻值处，由图可知，应移至F处；
（3）将5Ω的电阻换成了10Ω的电阻时，串联电路的总电阻变大，根据欧姆定律可知电路中电流变小，滑动变阻器分得的电压变小，电阻分得的电压变大；要探究电流和电阻之间关系，必须保持电阻两端的电压不变，即与电阻并联的电压表示数不变，所以应调节滑片向F移动，其目的保持定值电阻两端电压不变．
（4）A、电压表有偏转，由图可知，R与电压表并联，如R短路，则电压表的示数为零，故A不符合题意；
B、变阻器串联在电路中，如变阻器短路，则电压表、电流表均有示数，故B不符合题意；
C、由图可知，R与电压表并联，与电流表串联，如R断路，则电路中没有电流，即电流表的示数为零，电压表则串联在电路中，由于其内部电阻特点大，故其示数接近于电源电压，故C符合题意；
D、变阻器串联在电路中，如变阻器断路，则电压表、电流表均无示数，故D不符合题意；
故选C；
（5）根据串联分压的知识，当电阻R=25Ω时，滑动变阻器的阻值最大，由图象知，此时电路中的电流为0.1A；
R_总=$\frac{{U}_{总}}{I}$$\frac{6V}{0.1A}$=60Ω；
所以R_滑=R_总-R=60Ω-25Ω=35Ω＞20Ω，故应选择“50Ω 1A”的变阻器；
分析图丙图象，曲线上每点对应的电流和电阻的乘积不变都等于2.5V，由此得出结论：电压一定时，导体中的电流与电阻成反比；
（6）电流与电压和电阻有关，探究电流和电压的关系，应采用控制变量法，控制电阻不变，改变电压，观察电流的变化；探究液体内部的压强大小与深度的关系时，须控制液体的密度相同，也采用了控制变量法．
故答案为：（1）如图1；（2）断开；F；（3）F；保持定值电阻两端电压不变；
（4）C；（5）电压一定时，导体中的电流与电阻成反比；（6）电阻；探究液体内部的压强大小与深度的关系．

点评 本题考查了探究电流跟电阻关系的实验，探究的方法是控制变量法；并且能够根据题目数据选择合适的滑动变阻器，考查了对欧姆定律的应用，同时考查了电路故障的分析，综合性较强．