Question

14．在探究“通过导体中的电流与电压、电阻的关系”的实验中，已知电源电压为6V且保持不变，定值电阻的阻值分别为25Ω、20Ω、15Ω、10Ω，滑动变阻器的规格为“50Ω  1A”．
（1）根据图1所示电路，用笔画线代替导线将图2所示的实物电路连接完整；

（2）连接电路检查无误后，完成探究将采用到的方法是控制变量法（选填“等效替代法”、“模型法”或“控制变量法”）；
（3）如连接电路时不慎将电流表与电压表位置颠倒，则闭合开关后，电流表无示数，电压表有示数（两空均选填“有”或“无”）；
（4）排除故障并接好电路后，移动滑片P使定值电阻两端的电压保持为3V不变，当定值电阻由25Ω更换为15Ω时，滑片P应向左（选填“左”或“右”）移动；通过实验应得到的结论是：当电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比；
（5）为探究“电流与电压的关系”，保证定值电阻的阻值为10Ω不变，移动滑片，当电流表示数如图11，此时滑动变阻器消耗的电功率为0.8W；如用小灯泡代替定值电阻来进行实验，发现电压表与电流表示数的比值会发生变化．其原因是：小灯泡的灯丝电阻会随温度的升高而增大（选填“增大”或“减小”）．

Answer 1

分析 （1）电阻、滑动变阻器串联在电路中，电压表与电阻并联，电流表和电阻串联，根据I=$\frac{U}{R}$求出电路中的最大电流，确定电流表的量程；
（2）探究“通过导体中的电流与电压、电阻的关系”的实验中，应该采用控制变量法，控制导体两端的电压或导体的电阻不变；
（3）电压表内阻较大，故电压表在电路中相当于断路，应并联在电路中；而电流表内阻较小，在电路中相当于短路，故电流表应串联在电路中；根据电路及互换后两表的接法可知两表的示数；
（4）当定值电阻R的阻值由25Ω换成10Ω时，电路中的总电阻变小，电路中的电流变大，滑动变阻器两端分得的电压变大，定值电阻两端的电压变小，为保持电阻两端的电压不变，应增大电路中的电流，减小滑动变阻器接入电路的电阻；电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成反比；
（5）读出电路中的电流大小，求出电阻两端的电压，求出滑动变阻器两端的电压，根据P=UI求出滑动变阻器消耗的功率；
灯丝的电阻随着温度的升高而增大．

解答 解：（1）电路中的最大电流：
I=$\frac{U}{R}$=$\frac{6V}{10Ω}$=0.6A，所以电流表选0～0.6A量程，和电阻串联在电路中，如下图所示：

（2）在探究“通过导体中的电流与电压、电阻的关系”的实验中，应该控制采用控制变量法，控制电压或电阻不变，来研究电流和电阻、电压的关系；
（3）当两表互换后，电压表串接在电路中，相当于断路，则由欧姆定律可得，电路中没有电流，故电流表示数为零；
而此时相当于电压表并联在电源两端，测的是电源电压，故电压表示数接近电源电压；
（4）当定值电阻R的阻值由25Ω换成10Ω时，电路中的总电阻变小，电路中的电流变大，滑动变阻器两端分得的电压变大，定值电阻两端的电压变小，
为保持电阻两端的电压不变，应增大电路中的电流，减小滑动变阻器接入电路的电阻即滑片向左移动；
通过实验应得到的结论是：当电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比；
（5）图3中电流表选用的是0.6A量程，分度值为0.02A，此时的电流为0.2A，
电阻两端的电压：U_R=IR=0.2A×10Ω=2V，
滑动变阻器两端的电压：
U_滑=U-U_R=6V-2V=4V，
滑动变阻器消耗的电功率：
P=U_滑I=4V×0.2A=0.8W；
灯泡的灯丝电阻会随温度的升高而增大．
故答案为：（1）如上图；（2）控制变量法；（3）无；有；（4）左；反比；（5）0.8； 增大．

点评 本题考查了实物图的连接、电路的动态分析、串联电路的特点和欧姆定律以及电功率的计算、电流表的读数等，考查的知识点较多，综合性强，在做题时要认真审题，灵活应用所学物理知识进行解答，对学生的综合能力要求较高．