Question

6．在“研究电流跟电压、电阻的关系”时，同学们设计如图的电路图，其中R为定值电阻，R′为滑动变阻器，电源为两节干电池．

（1）根据图甲，将图乙中的实物电路连接完整．（要求变阻器滑片向右移动时，电流表的示数变大）
（2）正确连接电路后，闭合开关．
①若发现电流表和电压表的示数都很大，这说明小华在实验操作上存在的问题是滑动变阻器的阻值没有在最大值处；
②无论怎样移动变阻器滑片，电压表示数始终约为3V，电流表示数始终为0，则电路中出现的故障可能是电阻断路；
（3）排除故障后，调节变阻器的滑片，测出通过电阻R的电流值和对应的电压值如表，分析表中的数据可得出的结论是：电阻一定时，电流与电压成正比；

电压U（V）	1	2	3
电流I（A）	0.1	0.2	0.3

（4）在研究电流与电阻关系时，同学先后用5欧、10欧、15欧的定值电阻进行实验，获得了表格中的数据，发现电流与电阻不成反比，但老师告诉该同学得到的结论是错误的，你认为错误的原因是未控制电阻两端的电压不变．为了得到正确的结论，该同学用10欧的电阻换上去，立即闭合开关后，电压表的示数将大于1.5V（选填“大于”、“小于”或“等于”）．因此要向左（选填“右”或“左”）调节滑片，使电压表的示数仍为1.5V．

电阻/Ω	5	10	15
电流/A	0.6	0.4	0.3

Answer 1

分析 （1）电压表要与被测电路并联，电流要从正接线柱流入，负接线柱流出，滑动变阻器的接线柱要一上一下接入电路中，下端使用的接线柱决定了连入电路中电阻线是哪一段，如下端使用右接线柱，接入电路的是右边电阻线；
（2）①为保护电路，闭合开关前，滑动变阻器滑片应位于最大阻值处；
②电流表示数为零说明电路断路，电压表有示数说明电压表和电源连接的部分电路正常；
（3）探究电流与电压、电阻的关系时，要用到控制变量法，把握表中数据的相同点与不同点是得出结论的入手点；
（4）在研究电流与电阻的关系时，应该控制电阻两端的电压不变，是通过移动滑动变阻器的滑片实现的；
先分析电路中总电阻的变化，再分析电路中电流的改变以及滑动变阻器两端电压的变化，然后根据串联电路的特点确定电压表示数的变化；根据串联电路起分压作用进行分析滑动变阻器接入电路中阻值的变化，进一步判断滑片移动的方向．

解答 解：（1）由于滑片向右移动时电流变大，即电阻变小，所以滑动变阻器要选右下接线柱B；又因电源是两节干电池，电路中电压不会超过3V，所以电压表选0～3V的量程，与电阻并联；

（2）①为保护电路，在连接电路时，开关应当处于断开状态；闭合开关前滑动变阻器应处于最大阻值状态，而本题中电流表和电压表的示数都很大，说明滑动变阻器的阻值没有在最大值处；
②电流表的示数为零说明电路中有断路，再根据电压表的示数判断出电路故障．电压表示数为3V等于电源电压，说明电压表的两个接线柱和电源连接的部分没有断路，所以故障是电阻断路了；
（3）在表中：导体的电阻一定，导体两端的电压从1V到2V再到3V，相对应的，导体中的电流从0.1A到0.2A再到0.3A．电压增加几倍，电流也增加几倍，故得结论：在电阻一定时，电流与电压成正比；
（4）小明在做“探究电流与电阻的关系”实验时，将滑片P滑至阻值最大处后，闭合开关S就直接读出了电流表的示数，这种操作是错误的．他没有明确实验的目的，要探究电流与电压的关系，必须通过移动滑动变阻器的滑片，来控制电阻两端的电压不变；
滑动变阻器的滑片位置不变，当用10Ω的定值电阻代替5Ω的定值电阻时，电路中的总电阻变大，
由I=$\frac{U}{R}$可知，电路中的电流变小，滑动变阻器两端的电压变小，串联电路中总电阻等于各分电阻之和，定值电阻两端的电压变大，即电压表的示数大于1.5V；
串联电路中电阻越大分得的电压越大，为使两端的电压保持1.5V不变，应增大滑动变阻器两端电压，应增大滑动变阻器接入电路中的电阻，即滑片应向左调节．
故答案为：（1）见上图；（2）①滑动变阻器的阻值没有在最大值处；②电阻断路；（3）电阻一定时，电流与电压成正比；（4）未控制电阻两端的电压不变；大于；左．

点评 本题考查了实物电路图的连接、电路故障的判断、电流跟电压和电阻的关系，以及欧姆定律和滑动变阻器的使用，关键是知道串联电路中电阻越大、分得的电压越大．在研究时采用控制变量法，做题时可以根据已知知识欧姆定律去作答．