Question

6．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）请根据图甲将图乙所示的实物电路连接完整（导线不允许交叉）．
（2）闭合开关后，发现电压表有示数，电流表无示数，则电路中可能出现的故障是电阻断路．
（3）解决问题后，实验中多次改变R的阻值，调节滑动变阻器的滑片，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．由丙图象可以得出结论：电压一定时，导体中的电流与电阻成反比．
（4）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，将滑动变阻器的滑片移到最左端（或阻值最大处），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2.5V时，读出电流表的示数．
（5）滑动变阻器在此实验中的主要作用是：保护电路和保持电阻两端的电压不变．
本实验中，滑动变阻器的最大阻值不能小于35Ω．
（6）小红想利用上述电路图测量电阻阻值，不改变电路的连接，仅将定值电阻更换为待测电阻，调节滑动变阻器后，电表如图丁所示，则待测电阻的阻值为10Ω．

Answer 1

分析 （1）图乙中还未连入的元件有电压表和滑动变阻器，电压表应并联到定值电阻两端，滑动变阻器按照“一上一下”连入电路．
（2）电流表无示数，电压表有示数，则与电压表并联的电路断路；
（3）分析图丙中图象，曲线上每一点对应的电流和电阻的乘积相等，说明电压一定时，导体中的电流与电阻成反比．
（4）每次实验后，必须断开开关，把滑片拨到最大阻值处，然后再更换电阻；闭合开关后，还要调节滑片，使定值电阻两端的电压保持不变．
（5）滑动变阻器的基本作用是保护电路，主要作用是保持电阻两端的电压不变；
根据电源电压以及每次定值电阻两端的电压，利用串联分压可求出滑动变阻器的最小阻值；
（6）读出电流表、电压表的示数，根据R=$\frac{U}{I}$计算出电阻的阻值．

解答 解：（1）电压表的“3”接线柱已接入电路，需要把“-”接线柱接到定值电阻的右边接线柱，使电压表并联在定值电阻两端；滑动变阻器下面的接线柱已连入电路，只要把上面任意一个接线柱与定值电阻右边的接线柱相连即．要注意导线不要交叉．连好的实物图如下图所示：
．
（2）电压表有示数，电流表无示数，则与电压表并联的电阻断路；
（3）分析图丙图象，曲线上每点对应的电流和电阻的乘积都等于2.5V，说明电压一直保持在2.5V，此时导体中的电流与电阻成反比，可得电压一定时，导体中的电流与电阻成反比．
（4）更换电阻时，必须先断开开关，并把滑动电阻器调至最大阻值处，即把滑片移到最左端；
换好定值电阻后，闭合开关，并移动滑片，使电压表的示数为2.5V．
（5）滑动变阻器的基本作用是保护电路，主要作用是保持电阻两端的电压不变；
当定值电阻R=25Ω时，由图丙可知，此时电路中的电流I=0.1A，
则电路中的总电阻为：R_总=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{0.1A}$=60Ω，
所以滑动变阻器的最大阻值不能小于：R_滑=R_总-R=60Ω-25Ω=35Ω．
（6）由题意知，电流表和电压表的量程应为小量程，所以电压表的示数为2V，电流表的示数为0.2A，则待测电阻的阻值：
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2V}{0.2A}$=10Ω．
故答案是：（1）见上图；
（2）电阻断路；
（3）电压一定时，导体中的电流与电阻成反比；
（4）断开开关，将滑动变阻器的滑片移到最左端（或阻值最大处）；2.5；
（5）保护电路；保持电阻两端的电压不变；35；
（6）10．

点评 该题通过实验探究考查了电学元件的使用、分析图象获取信息的能力，难度不大，但需认真、细心分析．