Question

13．小军采用如图甲的电路研究“一定电压下，导体上的电流与导体电阻关系”，电源电源恒为4.5V，小军先在AB间接入阻值为5Ω的电阻R，移动滑片P，使电流表示数为0.3A：
（1）按照电路图用笔画线将图乙的实物图连接完整，连线不得交叉．
（2）记录完第一组数据后，如果在滑动变阻器滑片不动的情况下，小军用10Ω的电阻替换下5Ω的电阻，再闭合开关，电流表的示数将大于0.15A；（填“大于”、“等于”或“小于”）
（3）当用20Ω的电阻接入换下原先的定值电阻时，为确保实验正常进行，此时，滑动变阻器接入电路中的阻值为40Ω；
（4）根据实验数据，小军正确的描绘出了相应的关系图象，为图丙中的A．

Answer 1

分析 （1）滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中，电压表与电阻并联；
（2）在滑动变阻器滑片不动的情况下，根据更换电阻阻值的变化可知电路中总电阻的变化，根据欧姆定律可知电路中电流的变化，进一步得出答案；
（3）研究“一定电压下，导体上的电流与导体电阻关系”时应保持电压表的示数不变，根据欧姆定律求出开始实验时电压表的示数即为用20Ω的电阻接入换下原先的定值电阻时其两端的电压，根据串联电路的电压特点求出滑动变阻器两端的电压，利用欧姆定律分别表示出电路中的电流，利用串联电路的电流特点得出等式即可得出滑动变阻器接入电路中的电阻；
（4）根据电压一定时电流与电阻成反比进行解答．

解答 解：（1）滑动变阻器的下方接线柱与电阻右侧接线柱相连，电压表的负接线柱与电阻的右接线柱相连，如下图所示：

（2）在滑动变阻器滑片不动的情况下，用10Ω的电阻替换下5Ω的电阻时，电路中的总电阻变小，
由I=$\frac{U}{R}$可知，电路中的电流变大，即电流表的示数将大于0.15A；
（3）在AB间接入阻值为5Ω的电阻R，电流表示数为0.3A时，R两端的电压：
U_R=IR=0.3A×5Ω=1.5V，
因研究“一定电压下，导体上的电流与导体电阻关系”时应保持电压表的示数不变，
所以，当用20Ω的电阻接入换下原先的定值电阻时，其两端的电压仍为1.5V不变，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，滑动变阻器两端的电压：
U_滑=U-U_R=4.5V-1.5V=3V，
因串联电路中各处的电流相等，
所以，$\frac{{U}_{R}}{R′}$=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{滑}}$，即$\frac{1.5V}{20Ω}$=$\frac{3V}{{R}_{滑}}$，
解得：R_滑=40Ω；
（4）由电压一定时电流与电阻成反比，U-I图象是双曲线的一部分，结合选项可知A符合．
故答案为：（1）如上图所示；（2）大于；（3）40；（4）A．

点评 本题考查了探究一定电压下导体上电流与导体电阻关系的实验，涉及到实物电路图的连接、电路的动态分析、串联电路特点和欧姆定律的应用，利用好控制变量法是关键．