Question

3．小明利用如图甲所示的电路探究电流跟电阻的关系．已知电源电压为6V且保持不变，实验用到的电阻阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω．

（1）实验中多次改变R的阻值，调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数保持不变，记下电流表的示数，得到如图丙所示的电流I随电阻R变化的图象．
①由图象可以得出结论：电压一定时，电流与电阻成反比．
②上述实验中，小明用5Ω的电阻做完实验后，接下来的操作是断开开关，然后将10Ω的电阻接入电路，闭合开关，移动滑片，使电压表示数为2.5 V时，读出电流表的示数．
（2）为完成整个实验，应该选取最大阻值不小于35Ω的滑动变阻器．
（3）借用本实验电路图，我们还能完成的电学实验有：测电阻，测电功率（或探究电流与电压的关系）．（至少写出2个）

Answer 1

分析 （1）①分析图象，得出电流与电阻的关系：电压一定，电流与电阻成反比；
②根据图乙确定一组电流和电阻值，根据U=IR计算出电压；
换用较大的电阻后，根据串分压的关系，电压表的示数会变大，则应增大滑动变阻器的阻值减小电阻两端的电压，保持电压表的示数不变；
（2）根据串分压的知识，当电阻值为25Ω时，所需的滑动变阻器的阻值最大，根据图象确定电路中电流，由R=$\frac{U}{I}$计算出电路中的总电阻，从而计算出滑动变阻器的阻值．
（3）实验中还可测量电流与电压关系，根据U、I值，还可计算电阻值、电功率．

解答 解：（1）①由图象知，电压一定时，电流和电阻成反比；
②在换接电阻时，应将开关断开；
由图象知，当R=5Ω时，电流表的示数为0.5A，所以电阻两端的电压U=IR=0.5A×5Ω=2.5V，在整个过程中，R两端的电压保持2.5V不变；
将5Ω的电阻换为10Ω后，电压表的示数变大，所以应增大滑动变阻器的阻值，将滑片向左滑动，保持电压表的示数为2.5V，并读出电流表的示数；
（2）根据串联分压的知识，当电阻R=25Ω时，滑动变阻器的阻值最大，由图象知，此时电路中的电流为0.1A；
由I=$\frac{U}{R}$得，R_总=$\frac{{U}_{总}}{I}$=$\frac{6V}{0.1A}$=60Ω；
所以R_滑=R_总-R=60Ω-25Ω=35Ω．
（3）借用本实验电路图，还可探究电流与电压的关系，根据电流表、电压表测出电阻中的电流、电阻两端的电压，可根据R=$\frac{U}{I}$计算出电阻值，根据P=UI计算出电功率，所以还可以完成测电阻实验或测电功率实验．
故答案为：（1）①电流与电阻成反比；②断开开关； 2.5；（2）35；（3）测电阻；测电功率（或探究电流与电压的关系）．

点评 此题是探究电流跟电阻的关系实验，需使电阻两端的电压不变，考查了对图象的分析，同时涉及到了串联电路电流、电压的关系，及欧姆定律的变形应用．