Question

6．某实验小组的同学在“探究欧姆定律”时，选用的器材有：两节新干电池、电流表、电压表、开关、滑动变阻器、一个5Ω的定值电阻，导线若干．

（1）不完整的电路如图甲所示，请用笔画线代替导线，将实物图连接完整（要求：导线不交叉，电压表选择合适量程，滑片P向左移动时，变阻器的阻值变大．
（2）为保证电路安全，连接电路时，开关应断开，闭合开关前应将滑动变阻器的阻值调至最大．
（3）实验后，同学们用测得的数据绘制了如图乙的图象，根据该图象可以得出的结论是：电阻一定时，导体中的电流与导体两端电压成正比．
（4）另一小组的同学想用以上器材做“研究电压不变时，电流与电阻的关系”实验，他们选择了5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的几个电阻进行实验（实验电路如图丁），该小组同学实验完成后得到了I与R的关系图象，如图丙所示．此次实验中，电压表的示数保持2V不变．实验过程中，当他们完成对5Ω电阻的数据测量后，接下来断开开关换上10Ω的电阻，再闭合开关，向左（选填“左”、“右”）调节滑动变阻器，同时眼睛应该看电压表．
（5）此次实验中他们选择的滑动变阻器上标有“20Ω，1.5A”的字样，已知滑动变阻器上缠绕的电阻丝总长度为2m，当把20Ω的电阻接入电路中时，滑动变阻器接入电路中的电阻丝长度为1m，R两端的电压才能保持原电压不变．

Answer 1

分析 （1）滑动变阻器、电阻、电压表连线不完整，把电压表、电阻串联在电路中，电压表并联在电阻两端．
（2）为保证安全，连接电路时，开关应断开，滑动变阻器阻值应最大，据此分析解答．
（3）由图乙知I-U图象是一条直线，说明I与U成正比．
（4）由图象丙可以看出，电压一定时，电流与电阻成反比，根据U=IR计算出电阻两端的电压值；串联电路中，电阻起分担电压的作用．电阻越大，分担的电压越大．
（5）根据串联分压特点进行分析解答．

解答 解：（1）滑动变阻器A或者B接线柱与开关左端接线柱相连，电压表的“3”接线柱与电阻右端接线柱相连，如下图所示：

（2）为保证电路安全，连接电路时，开关应断开，闭合开关前应将滑动变阻器滑片置于阻值最大处．
（3）实验后，同学们用测得的数据绘制了如图（乙）的图象，根据该图象可以得出的结论是：电阻一定时，导体中的电流与导体两端电压成正比．
（4）电压一定时，电流跟电阻成反比，由丙图可知，当R=20Ω时，电流I=0.1A，则电压U=IR=0.1A×20Ω=2V，电压表测量定值电阻两端的电压，所以电压表的示数是2V；
当5Ω电阻接入电路时，电压表的示数为一定值，更换为10Ω后，定值电阻的阻值增大，分担的电压增大，电压表的示数增大，为了保证电压不变，需要向左移动滑动变阻器的滑片，使滑动变阻器分担较多的电压，故同时眼睛应该看电压表．
（5）由题意可知，电源电压为3V，电阻两端的电压保持2V不变，则滑动变阻器两端的电压为1V，当把20Ω的电阻接入电路中时，根据串联分压特点可知$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}$=$\frac{{R}_{1}}{{R}_{2}}$，故$\frac{2V}{1V}$=$\frac{20Ω}{{R}_{滑}}$，解得R_滑=10Ω，因电阻丝的阻值与长度成正比，故10Ω电阻丝长度为1m．
故答案为：（1）如上图；（2）断开；最大；（3）电阻一定时，导体中的电流与导体两端电压成正比；（4）2；左；电压表；（5）1．

点评 探究“电流与电压、电阻的关系”时，必须采用控制变量法的思想，研究电流与电阻的关系时，控制电压不变；研究电流与电压的关系时，控制电阻值大小不变，是中考考查的重点实验之一．