Question

13．在“探究导体的电流跟电阻的关系”实验中，老师提供的器材有：电源（电压恒为4.5V），电流表、电压表和开关各一个，四个定值电阻（10Ω、15Ω、20Ω、30Ω），滑动变阻器（规格分别是“5Ω，2A”、“20Ω，1A”），导线若干．

（1）请用笔画线表示导线，在图甲中将实验电路图连接完整．
（2）在连接电路时，要求先将开关、滑动变阻器分别处于D的位置．（填字母）
A．断开、阻值最小处     B．断开、阻值最小处
C．断开、阻值任意       D．断开、阻值最大处
（3）实验时，先在ab间接接入10Ω电阻，移动滑P，使电压表示数为3V，并记录相应的电流值；再改接l5Ω的电阻，此时滑片P应向c（选填“c”或“d”）端移动，这样移动滑片的目的是：使定值电阻两端的电压保持3V不变；当30Ω电阻接入电路时，电压表示数始终无法达到3V，其原因可能是A．
A．滑动变阻器阻值太小
B．电源电压4.5V太高
C.30Ω的阻值太小
D．控制的电压3V太高
（4）通过实验获救数据，得到如图乙所示导体的电流I随电阻R变化的图象，由图象可得出结论：在电压一定时，电流与电阻成反比．

Answer 1

分析 （1）由电路图可知，电压表与电阻R并联，电阻与滑动变阻器、电流表串联，然后根据电流从正接线流入，负接线柱流出将电流表接入电路中；
（2）连接电路时，开关应该断开，闭合开关前，滑动变阻器滑片P应位于阻值最大处；
（3）当将电阻由5Ω更换为10Ω后，定值电阻阻值变大，定值电阻分压变大，滑动变阻器分压变小，为保证电阻两端电压不变，应向c端移动滑动变阻器滑片，使滑动变阻器接入电路的阻值变大，使定值电阻两端电压保持3V不变；滑动变阻器和定值电阻串联，电流表测量电路中的电流，电压表测量定值电阻两端电压；而串联电路中，电压之比等于电阻之比，因此根据电阻与电压的关系根系电压表示数的变化情况；
（4）用控制变量法进行分析，即电压一定时，通过导体的电流与电阻成正比．

解答 解：（1）定值电阻与滑动变阻器、电流表串联接入电路；电压表与电阻并联，电流从“+”接线柱流入，从“-”接线柱流出；如图所示：

（2）为保护电路安全，在连接电路时，要求先将开关断开、滑动变阻器分别处于阻值最大的位置；
（3）定值电阻由10Ω更换为15Ω后，定值电阻分压变大，大于原来的电压，为保持定值电阻两端电压不变，由电路图可知，应向c端移动滑动变阻器滑片，增大滑动变阻器接入电路的阻值，增大滑动变阻器的分压，使定值电阻两端电压减小到原来的3V，保持定值电阻两端电压一定．当30Ω的电阻接入a、b间时，电压表示数始终无法达到3V，是因为滑动变阻器的最大电阻为30Ω，所以电压表的示数只会大于3V，故滑动变阻器接入电路的电阻太小．
（4）从表中数据可以看出，导体两端的电压一定时，通过导体的电流跟导体的电阻成反比．
故答案为：（1）电路图如图所示；（2）D；（3）c；使定值电阻两端的电压保持3V不变；A；（4）在电压一定时，电流与电阻成反比．

点评 本题考查了连接电路图、滑动变阻器的调节、实验方案的改进等问题，实验中应用了控制变量法，解题时注意该方法的应用．第（3）小题是本题的难点，知道实验过程中应控制定值电阻两端的电压不变，分析清楚电路结构、认真分析实验数据是正确解题的基础与关键．