Question

15．小明根据自己的想法设计了如图所示是“探究电流和电阻关系”的实验电路．其中，电源与两节新干电池串联，MN是一根金属阻值为40Ω且粗细均匀电阻丝，Q是一个金属夹，主要实验步骤是：先将Q移到最左端，在调节滑动变阻器，确保电流不超过电流表所选用的量程；然后从左向右且等距离地改变金属夹的位置，进行试验

实验序号	1	2	3
电压/V	0.5	1.2	1.5
电流/A	0.50	0.40	0.30

（1）请帮小明完成实验电路的连接（要求：滑片P向左滑动时电路中电流增大）
（2）小明接好电路，闭合开关，发现电压表有示数，电流表无示数，则故障可能是A
A．金属夹Q与电阻丝接触不良
B．从电源正极经滑片变阻器到Q间某段导线断了
C．金属夹Q接触了M端     
D．滑动变阻器滑片位于其阻值最大端
（3）排除故障后，进行实验，得到表中的数据；最后分析数据得出结论，问题是
①虽然可看出“电阻越大电流越小”，但无法得到“电流与电阻成反比”的关系；
②虽可得“电阻越大电流越小”，但这个结论明显是错误的，请分析小明的实验，具体指出存在问题没有保持电阻两端的电压不变．
③因此，小明每次将金属夹Q向右移至某位置后，应将滑动变阻器的滑片向B（选填“A”或“B”） 做适当移动，使电压的示数满足该实验条件．
（4）为完成整个实验，小明从新实验共得到多组数据，其中一组数据与原表格中序号3相同，且最后一组数据是将电阻MN 全部接入电路，据此可知小明实验取下面哪只滑动变阻器B
A．“10Ω 0.5A”B．“50Ω 0.5A”C．“20Ω 1A”D．“20Ω 0.5A”

Answer 1

分析 （1）将变阻器串联在电路中，滑片向左滑动，电流变大，则变阻器的阻值变小，可确定下面所接的接线柱；
（2）电流表无示数，则电路有断路，电压表有示数，则与电压表并联的用电器断路；
（3）要探究电流与电阻的关系，需保持电阻两端的电压不变；
（4）确定电阻两端的电压值，由欧姆定律求出此时电路中的电流，计算出滑动变阻器两端的电压，根据R=$\frac{U}{I}$计算出滑动变阻器的阻值便可得出结论．

解答 解：（1）滑片向左滑动，电流变大，则变阻器的阻值变小，可知变阻器的下面接了左边的A接线柱，如图所示：

（2）A．金属夹Q与电阻丝接触不良，则电流表和电压表与滑动变阻器串联接入电路中，此时电流为0，电压表测量的是电源电压，故A正确；
B．从电源正极经滑片变阻器到Q间某段导线断了，则整个电路断路，电流表、电压表均无示数，故B错误；
C．金属夹Q接触了M端，则滑动变阻器接入电路的电阻为0，电流表有示数，电压表无示数，故C错误；
D．滑动变阻器滑片位于其阻值最大端时，电流表和电压表均有示数，故D错误；
（3）由表格中数据可知，当电阻增大时，电阻两端的电压也增大了，由于没有保持电阻两端的电压不变，所以不能得出正确结论；
小明每次将金属夹Q向右移至某位置后，由于电阻的阻值变大，所以电压表的示数也变大，此时应增大滑动变阻器的阻值，将滑片向B端滑动，保持电阻两端的电压不变；
（4）由3组数据可知，电阻两端的电压为1.5V，当电阻线全部接入电路中时，电阻线的阻值为40Ω，此时电路中的电流I=$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{1.5V}{40Ω}$=0.0375A；
滑动变阻器两端的电压为：U_滑=3V-1.5V=1.5V；
所以滑动变阻器的阻值：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{1.5V}{0.0375A}$=40Ω；所以应选择B选项．
故答案为：（1）见上图；（2）A；（3）②没有保持电阻两端的电压不变；③B；（4）B．

点评 本题是探究电流与电阻的关系实验，主要考查了对电路故障的分析，滑动变阻器的连接及应用，关键要掌握欧姆定律及串分压的知识．