Question

6．小华用如图甲所示的电路图，研究通过导体的电流与导体电阻的关系，电源电压恒为6V．改变电阻R的阻值，调节滑动变阻器滑片，保持R两端的电压不变，记下相应的4次实验的电流和电阻值，描绘在乙图中．

（1）在丙图中，用笔线代替导线，将电路连接完整（要求滑片向左移动时变阻器电阻变小）；
（2）实验中，他所选择的变阻器是C（选填序号）；
A．10Ω　0.5A       B．20Ω　1A        C．50Ω　1.5A
（3）实验过程中，该同学将图甲中的电阻R由10Ω更换为20Ω，闭合开关后，若此时变阻器滑片还在上一次位置，下一步的操作应当向右 移动滑片（填“左”或“右”），使电压表的示数为2V；
（4）实验过程中，如果出现了电流表示数为0，电压表示数接近6V，电路发生的故障可能是电阻断路．
（5）乙图中阴影部分面积表示的物理量是电压．

Answer 1

分析 （1）研究通过导体的电流与导体的电阻的关系时，应控制电压表的示数不变，由图乙给出的点和欧姆定律求出电压表的示数，据此选择量程，然后把电压表并联在乙图中定值电阻的两端；
（2）根据图乙可知实验中的最小电流，根据串联电路的电压特点求出滑动变阻器两端的电压，根据欧姆定律求出滑动变阻器的阻值即可确定滑动变阻器的规格；
（3）先根据串联电路分压的特点确定定值电阻两端电压的变化，然后根据探究电流与电阻的关系时，应控制定值电阻两端电压不变确定滑动变阻器两端电压的变化，进一步确定滑动变阻器接入电路阻值的变化，从而得出滑片移动的方向；
由图乙读出一组电流和电阻值，然后利用欧姆定律的变形公式U=IR即可求出电压表的示数；
（4）电压表的表示数接近6V说明电压表的两接线柱与电源之间是通路，电流表的示数为0说明电路断路，即电压表并联部分断路．
（5）阴影部分为电流和电阻的乘积，应该为定值电阻两端的电压值；

解答 解：（1）由图乙所给出的点可知，电压表的示数为2V不变，所以电压表的量程为0～3V，然后把电压表并联在乙图中定值电阻的两端，如下图所示：

（2）由图乙可知，实验中的最小电流I=0.1A，电压表的示数U_R=2V，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，滑动变阻器两端的电压：
U_滑=U-U_R=6V-2V=4V，
由I=$\frac{U}{R}$可得，滑动变阻器接入电路中的电阻：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{4V}{0.1A}$=40Ω，
所以，滑动变阻器的规格为C；
（3）因为串联电路起分压作用，因此实验中将A、B两点间10Ω的电阻更换为20Ω的电阻时，定值电阻两端电压降变大，为了保持定值电阻两端电压不变，需增大滑动变阻器两端电压，因此增大滑动变阻器接入电路的阻值，故将滑片向右移动；
根据图乙可知，当定值电阻为10Ω时，通过的电流为0.2A；由I=$\frac{U}{R}$可知定值电阻两端电压：U=IR=0.2A×10Ω=2V；
（4）阴影部分为横、纵坐标的乘积，即阴影部分的面积为：
S=U=IR=0.2A×10Ω=2V，即测量的是电压，示数为2V；
（5）电压表的表示数接近6V说明电压表的两接线柱与电源之间是通路，电流表的示数为0说明电阻断路．
故答案为：（1）如上图所示；（2）C；（3）右；2V；（4）电阻R断路；（5）电压．

点评 本题从实验的操作、实物图的连接、滑动变阻器的选择、欧姆定律的应用、电路故障的判断等方面较为综合的考查了学生对实验的了解情况，从中加强了学生综合能力的培养，是一道不错的实验题．