Question

15．如图甲所示的电路图，研究通过导体的电流与电阻的关系，电源电压恒为3V，电流表量程是0～0.6A，R是分度值为0.1的电阻箱，R′是规格为“20Ω 2A”的滑动变阻器．

（1）按甲图连接好电路后，闭合开关S之前，应将滑动变阻器R′的滑片滑到b端（选填“a”或“b”）．
（2）闭合开关后，改变电阻箱的阻值，再调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数保持不变，记下电阻箱的阻值与对应的电流表示数描在乙图中，根据所描点对应的数据可知，电压表示数为2V；若在操作中将电阻箱的阻值由1Ω调为丙图的示数，此时电阻箱的读数为5Ω，为了保持上述电压表的示数不变，应该将滑动变阻器的滑片向b端（选填“a”或“b”）滑动到适当的位置．
（3）由图乙的数据可得出本实验的结论：在电压不变时，通过导体的电流与导体的电阻成反比．
（4）同学们在交流讨论中提出，既要保证上述电压表示数不变，又要使通过电流表的电流不超过其量程，那么电阻箱的阻值最小只能调为3.3Ω．

Answer 1

分析 （1）为保护电路，在闭合开关前，应将变阻器滑片移至最大阻值处；
（2）根据所描点对应的电流和电阻值，根据U=IR来计算电压值；
用各指针所指的示数乘以下面的倍数，然后将所有的数值相加，即为该电阻箱的读数；
当换成较大的电阻时，根据分压原理，确定电压表示数的变化，根据实验要求结合串联电路电压的规律和分压原理确定滑片移动的方向；
（3）根据图乙中数据得出结论；
（4）根据电路中允许的最大电流，根据欧姆定律求出电阻箱允许调到的最小阻值．

解答 解：（1）为保护电路，在闭合开关前，应将滑片移至b端，使其阻值最大；
（2）由图象知，当R=5Ω时，电流I=0.4A，可知电阻两端的电压U=IR=0.4A×5Ω=2V；
由图丙知，电阻箱的阻值为0×100Ω+0×10Ω+5×1Ω+0×0.1Ω=5Ω；
电阻值由1Ω变为5Ω，根据分压原理，电压表的示数将变大，因探究电流与电阻的关系时，要保持电压不变，应减小电阻的电压，根据串联电路电压的规律，应增大变阻器的电压，根据分压原理，应增大变阻器连入电路中的电阻大小，即将滑片向b端滑动到适当位置；
（3）由图乙可知，当电阻为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω时，对应的电流大小分别为0.4A、0.2A、0.14A、0.1A，根据欧姆定律电压表示数U=IR=0.4A×5Ω=0.2A×10Ω=0.14A×15Ω=0.1A×20Ω=…=2V，即在电压不变时，通过导体的电流与导体的电阻成反比；
（4）因电流表使用0-0.6A的量程，所以电路中允许的最大电流为0.6A，因电压表示数保持2V不变，所以电阻箱允许调到的最小阻 值R_变=$\frac{U}{{I}_{最大}}=\frac{2V}{0.6A}$≈3.3Ω；
故答案为：（1）b；
（2）2；5；b；
（3）在电压不变时，通过导体的电流与导体的电阻成反比；
（4）3.3．

点评 本题探究通过导体的电流与电阻的关系，考查实验注意事项、操作过程、电阻箱的使用、根据图象归纳结论、对器材的要求及控制变量法的运用等知识，综合性较强．