Question

12．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），滑动变阻器一个，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）实验时，小红先在ab间接入10Ω电阻，移动滑片P至一位置，记录相应的电压、电流值；再改接15Ω的电阻，滑动变阻器的滑片P较上一次应靠近c（选填“c”或“d”）端，才能完成数据的测量．
（3）通过实验数据，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：电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比．
（4）本实验需在ab间先后接入上述四个定值电阻，为完成整个实验，应该选最大阻值不小于15Ω规格的滑动变阻器．
（5）小雨重新设计了电路，保持电压表的示数为1.5V，得到了与图乙相同的数据，也完成了实验探究．小雨和小红的实验相比不同之处是：电压表接在了变阻器两端．

Answer 1

分析 （1）由电路图可知，电流表与电阻R串联，可根据电源电压和最小定值电阻的阻值确定电路中的最大电流；然后根据电流从正接线柱流入，负接线柱流出将电流表接入电路中；滑动变阻器采用“一上一下”的接法；
（2）将10Ω的电阻换成了15Ω的电阻时，电路中的总电阻变大，电路中的电流减小，滑动变阻器两端的电压减小，电压表的示数变大；要探究电流和电阻之间关系，必须保持电阻两端的电压不变，即与电阻并联的电压表示数不变，为保证电阻两端的电压不变，要通过调节滑片，使滑动变阻器两端的电压变大，从而使电阻两端的电压变为原来的值；
（3）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；
（4）滑动变阻器最大阻值太小，滑动变阻器的最大分压太小，定值电阻不能两端电压不能达到3V，为使实验能正常进行，需要使用较大阻值的滑动变阻器；
（5）定值电阻两端的电压和滑动变阻器两端的电压之和等于电源电压，当小雨在探究时，重新设计了电路，保持电压表的示数为1.5V，得到了与图乙相同的数据，说明定值电阻两端的电压还是3V不变，则滑动变阻器两端的电压是1.5V，电压表测量的是滑动变阻器两端的电压．

解答 解：
（1）电路中的最大电流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{4.5V}{10Ω}$=0.45A，则电流表的量程为0～0.6A，故将电流表“0.6A”的接线柱与开关的左接线柱相连，“-”接线柱与电阻丝的b接线柱相连；滑动变阻器的f接线柱与定值电阻的b接线柱相连．如图所示：

（2）将10Ω的电阻换成了15Ω的电阻时，串联电路的总电阻变大，根据欧姆定律可知电路中电流变小，滑动变阻器分得的电压变小，电阻分得的电压变大；要探究电流和电阻之间关系，必须保持电阻两端的电压不变，即与电阻并联的电压表示数不变，所以应调节滑片向c移动，增大滑动变阻器接入电路的电阻，使电压表的示数达到3V时，读取电流表示数；
（3）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；
（4）实验中，当定值电阻是30Ω时，流过电路的电流I=$\frac{3V}{30Ω}$=0.1A，
滑动变阻器接入电路的阻值应为R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{4.5V-3V}{0.1A}$=15Ω，
为使实验能顺利进行，需要使用最小阻值为15Ω的滑动变阻器；
（5）滑动变阻器两端的电压和定值电阻两端的电压之和等于电源电压，小雨和小红记录的数据相同，
说明定值电阻两端的电压都是3V，电源电压是4.5V，则滑动变阻器两端的电压是1.5V，电压表测量的是滑动变阻器两端的电压．
故答案为：
（1）如图所示；
（2）c；
（3）电压一定时，电流与电阻成反比；
（4）15；
（5）电压表接在了变阻器两端．

点评 本题考查了根据实物图的连接、串联电路特点和欧姆定律的应用、滑动变阻器规格的确定、实验现象的判断等，知道探究导体的电流跟电阻的关系时应控制定值电阻两端的电压不变是关键．