Question

1．探究通过导体的电流与电压和电阻的关系实验中，有如下器材：电压表、电流表、滑动变阻器、开关、两节干电池、定值电阻R（分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω）、导线若干．小明在实验时连接的电路如图1所示．

（1）在探究“电流与电压的关系”实验中：
①连接电路时，开关应断开，滑动变阻器滑片要移至A（填“A”或“B”）端；
②闭合开关S，无论如何移动滑动变阻器的滑片P，发现电流表示数几乎为零，电压表示数约为3V，此时，电路出现的故障可能是电阻R处断路；小明排除故障后继续实验．
（2）在探究“电流与电阻的关系”实验中：
①电路中滑动变阻器起到保护电路元件安全和控制电阻R两端电压不变的作用；
②小明先将R=10Ω的电阻接入，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，直到电压表示数为2.5V，记下电流表示数；接着在滑动变阻器的滑片位置不变，把R换为5Ω的电阻时，应向B（填“A”或“B”）方向移动滑动变阻器的滑片P，同时眼睛盯住电压表才可能达到目的；
③若要使所给的5个定值电阻分别接入电路中都能正常进行实验，应该选取至少标有5Ω的滑动变阻器；
④根据多次测量数据描绘出电流随电阻变化的曲线如图2所示，小明由图象得出的结论是：电压一定时，导体中的电流与其电阻成反比．
（3）若继续使用该实验电路，还可以进行的实验有伏安法测电阻（或测电功率）（只写一个实验名称）．

Answer 1

分析 （1）①为保护电路，连接电路时，断开开关，闭合开关前，将滑片移至最大阻值处；
②电流表示数几乎为零，电压表约等于电源电压，则与电压表并联的电路断路；
（2）①探究电流与电阻的关系，需保持电阻两端的电压不变，由滑动变阻器完成；
②把大电阻换为小电阻时，电压表的示数变小，为使电压表的示数达到原来的数值，应减小滑动变阻器的阻值，从而确定其移动方向；
③根据串分压的知识进行分析，根据电阻的阻值越大，所需滑动变阻器的阻值越大，结合欧姆定律求出滑动变阻器的最小值；
④根据图象得出电流与电阻的反比例关系；
（3）根据P=UI或R=$\frac{U}{I}$可测量电阻的电功率或电阻值．

解答 解：（1）在探究“电流与电压的关系”实验中：
①连接电路时，应断开开关；
闭合开关前，要将滑动变阻器滑片移至A端；
②闭合开关S，无论如何移动滑动变阻器的滑片P，发现电流表示数几乎为零，可能电路有断路处，电压表示数约为3V，说明电压表到正负极处电路完好，出现的故障可能是与电压表并联的R处断路；
（2）在探究“电流与电阻的关系”实验中：
①电路中滑动变阻器起到保护电路元件安全和控制电阻R两端电压不变的作用；
②将10Ω电阻换为5Ω的电阻时，电压表的示数变小，此时应减小滑动变阻器的阻值，向B方向移动滑动变阻器的滑片P，同时眼睛盯着电压表的示数，当电压表示数为2.5V时，记下电流表的示数；
③由图示电路图可知，电源电压为1.5V×2=3V，由图示图象可知，电阻两端电压为U=0.5A×5Ω=2.5V，滑动变阻器两端电压为：U_滑=U-U_R=3V-2.5V=0.5V，由串联电路电流I处处相等，定值电阻与滑动变阻器接入电路的阻值之比：$\frac{R}{{R}_{滑}}$=$\frac{\frac{{U}_{R}}{I}}{\frac{{U}_{滑}}{I}}$=$\frac{{U}_{R}}{{U}_{滑}}$=$\frac{2.5V}{0.5V}$=$\frac{5}{1}$，
则R_滑=$\frac{1}{5}$R，即：定值电阻阻值是滑动变阻器接入电路阻值的5倍，
使所给的5个定值电阻“5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω”分别接入电路中都能正常进行实验，当定值电阻为25Ω时，滑动变阻器接入电路的阻值最大，为：R_滑最大=$\frac{1}{5}$R=$\frac{1}{5}$×25Ω=5Ω，若要使所给的5个定值电阻分别接入电路中都能正常进行实验，滑动变阻器最大阻值至少为5Ω，则应该选取至少标有5Ω的滑动变阻器；
④根据多次测量数据描绘出电流随电阻变化的曲线如图2所示，小明由图象得出的结论是：电压一定时，电流与电阻成反比．
（3）若继续使用该实验电路，还可以进行的实验有伏安法测电阻或测量电功率．
故答案为：（1）①断开；A；②电阻R处断路；（2）①控制电阻R两端电压不变；②B；电压表；③电压一定时，导体中的电流与其电阻成反比；（3）伏安法测电阻（或测电功率）．

点评 本题考查了实验分析，探究电流与电压、电阻关系实验，要采用控制变量法，应用控制变量法分析即可正确解题．