Question

14．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为5Ω、10Ω、20Ω，标有“50Ω1A”滑动变阻器．
（1）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）．
（2）闭合开关后，发现电流表无示数，而电压表有示数，原因可能是R断路．
（3）排除故障后，进行实验，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：在电压不变时，通过导体的电流与导体的电阻成反比．
②上述实验中，小明用5Ω的电阻做完实验后，然后将10Ω的电阻接入电路，闭合开关，电压表示数将会变大（选填“变大”、“变小”或“不变”），此时应该向左（选填“左”或“右”）移动滑片，使电压表示数为2V，然后读出电流表的示数．
（4）为完成实验的探究，其余条件不变，则选用的定值电阻的最大阻值为25Ω．

Answer 1

分析 （1）电流表与电阻串联，电压表与电阻并联，变阻器按一上一下接入电路中；
（2）若电流表示数为0，说明电路可能断路；电压表有示数，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的支路以外的电路是完好的，则与电压表并联的电阻断路了；
（3）①由图丙电流与电阻之积为定值分析；
②根据控制变量法，研究电流与电阻的关系时，需控制定值电阻的电压相同，当换上大电阻时，根据分压原理确定电压表示数的变化，由串联电路电压的规律结合分压原理确定滑片移动的方向；
（4）研究电流与电阻的关系时，需控制定值电阻的电压不变，由串联电路电压的规律，求出变阻器分得的电压；根据变阻器的最大电阻，由分压原理，确定最大的定值电阻大小．

解答 解：（1）电流表与电阻串联，电压表与电阻并联，变阻器按一上一下接入电路中，如下所示：

（2）经分析，闭合开关后，发现电流表无示数，而电压表有示数，原因可能是：电阻R断路；
（3）①由图丙可知，电阻与电流之积为：U=IR=0.4A×5Ω=0.2A×10Ω=0.1A×20Ω=2V，得得出的结论：在电压不变时，通过导体的电流与导体的电阻成反比；
②根据串联分压原理可知，将定值电阻R₁由5Ω改接成10Ω的电阻，电阻增大，其分得的电压增大；
探究电流与电阻的实验中应控制电压不变，应保持电阻两端的电压不变，根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压，由分压原理，应增大滑动变阻器连入电路中的电阻，所以滑片应向左端移动，使电压表的示数为2V，然后读出电流表的示数．
（4）研究电流与电阻的关系时，需控制定值电阻的电压不变，由串联电路电压的规律，变阻器分得的电压：
U_滑=U-U_表=6V-2V=4V，电压表示数为变阻器分得的电压的$\frac{2V}{4V}$=$\frac{1}{2}$倍，因变阻器的最大电阻为50Ω，由分压原理，最大的定值电阻为$\frac{1}{2}$×50Ω=25Ω，即为完成实验的探究，其余条件不变，则选用的定值电阻的最大阻值为25Ω．
故答案为：（1）如上所示；（2）R断路；（3）①在电压不变时，通过导体的电流与导体的电阻成反比；②变大；左；2；（4）25．

点评 本题探究电流跟电阻的关系，考查电路的连接、故障分析、数据分析、控制变量法和操作过程及对器材的要求．