Question

在“探究电流跟电阻关系”的实验中，小明设计的实验电路图如图甲所示，已知电源电压恒为3V，滑动变阻器上标有“15Ω 1A”字样．
（1）请用笔画线代替导线，按电路图将乙图所示的实物电路补充完整；

（2）小明连接完最后一根导线后就发现电流表有示数而电压表无示数，造成上述现象的原因分别是______、______．
（3）排除故障后，移动滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为1.5V，读出并记下电流值；再将5Ω的电阻改接成10Ω的电阻，发现电压表示数大于1.5V，于是他下一步的操作是：将滑动变阻器的滑片向______（填“左”或“右”）移动，使______并记下电流值；可当他再将10Ω的电阻改接成20Ω的电阻重复上述实验时，却发现无论如何电压表的示数总是大于1.5V，其原因是______．
（4）此实验得到的结论是______．

Answer 1

解：（1）电流表、滑动变阻器串联接入电路，电路图如由图所示．
（2）连接完最后一根导线后发现电流表有示数，说明电路是通路，这是由连接电路时开关没有断开造成的；电压表无示数，可能是电压表之外电路断路，电压表与电源两极不相连接造成的，或与电压表并联的电阻短路造成的，电流表有示数，说明电路不存在断路，则电压表无示数是由与电压表并联的电阻R短路造成的；
（3）定值电阻由5Ω更换为10Ω后，定值电阻分压变大，大于原来的电压1.5V，为保持定值电阻两端电压1.5V不变，由电路图可知，应向左移动滑动变阻器滑片，增大滑动变阻器接入电路的阻值，增大滑动变阻器的分压，使定值电阻两端电压减小到原来的值1.5V，保持电阻两端电压不变；当定值电阻阻值是20Ω时，电路电流I===0.075A，滑动变阻器两端电压U_滑=U-U_R=3V-1.5V=1.5V，滑动变阻器接入电路的阻值R_滑===20Ω＞15Ω，即滑动变阻器接入电路的阻值小于电路需要接入的阻值，所以论如何电压表的示数总是大于1.5V；
（4）由欧姆定律：I=可知，当电压U一定时，电流I与电阻R成反比．
故答案为：（1）电路图如图所示；（2）连接电路时开关没有断开；电阻R短路；
（3）左；电压表示数为1.5V；滑动变阻器的最大阻值较小；（4）当电压一定时，电流与电阻成反比．
分析：（1）由图乙可知，电流表、滑动变阻器连接不完整，把电流表、滑动变阻器串联接入电路，即可完成电路连接；
（2）连接电路时，开关应断开；故障原因可能是电路存在断路或短路，根据故障现象分析故障原因；
（3）当将电阻由5Ω更换为10Ω后，定值电阻阻值变大，定值电阻分压变大，滑动变阻器分压变小，为保证电阻两端电压不变，应移动滑动变阻器滑片，使滑动变阻器接入电路的阻值变大，使电阻两端电压减小；根据串联电路特点及欧姆定律求出，定值电阻为20Ω时，滑动变阻器接入电路的阻值，根据该阻值分析实验现象原因．
（4）根据欧姆定律，可以分析出：在电压一定时，电流与电阻间的关系．
点评：本题考查了连接实物电路图、电路故障分析、滑动变阻器的调节、实验现象分析、分析实验结论等问题，实验中应用了控制变量法；第（3）小题是本题的难点，知道实验过程中应控制定值电阻两端的电压不变，分析清楚电路结构、掌握串联电路特点是正确解题的基础与关键．