Question

5．在探究“通過(guò)導(dǎo)體的電流與電阻的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，小丁同學(xué)連接的電路如圖1所示．

（1）請(qǐng)你檢查一下電路，把接錯(cuò)的那一根導(dǎo)線找出來(lái)，打上“×”，再畫線把它改到正確的位置上．
（2）重新連接好電路后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)僅有一只電表有示數(shù)，造成這一現(xiàn)象的原因可能是D或E．（選填字母代號(hào)）
A．電流表斷路   B．滑動(dòng)變阻器短路    C．滑動(dòng)變阻器斷路  D．定值電阻短路  E．定值電阻處接觸不良
（3）小華用如圖2所示的電路，研究通過(guò)導(dǎo)體的電流與電阻的關(guān)系．電源電壓8V．

實(shí)驗(yàn)次序	1	2	3	4	5
R1/Ω	10	20	30	40	50
I/A	0.6	0.3	0.2		0.12

（a）小華做第4次實(shí)驗(yàn)時(shí)，將電阻箱R₁的阻值從30Ω調(diào)為40Ω后，需向右（選填“左”或“右”）移動(dòng)滑片，保持電壓表示數(shù)不變，記錄電流值，此時(shí)R₁與R₂的電功率之比是3：1．
（b）上表是小華實(shí)驗(yàn)過(guò)程記錄的數(shù)據(jù)，可以初步得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是電壓一定時(shí)，電流與電阻成反比．
（c）小華對(duì)表格數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理后，在坐標(biāo)系中畫出一條正比例函數(shù)圖線．該坐標(biāo)系是以電流I為縱坐標(biāo)，以$\frac{1}{R}$為橫坐標(biāo)建立的．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)物圖可知，電流表與電阻并聯(lián)，電壓表與電阻串聯(lián)，應(yīng)根據(jù)電流表與電阻串聯(lián)，電壓表與電阻并聯(lián)連接；
（2）電流表有示數(shù)，說(shuō)明整個(gè)電路是通路，電壓表無(wú)示數(shù)，說(shuō)明定值電阻相對(duì)于整個(gè)電路的電阻來(lái)說(shuō)很小，所以定值電阻能夠分得的電壓很小，其原因是定值電阻短路或滑動(dòng)變阻器連入電路阻值過(guò)大．
電流表無(wú)示數(shù)，說(shuō)明電路出現(xiàn)斷路；電壓表有示數(shù)，說(shuō)明電壓表的正負(fù)接線柱與電源兩極相連，因此電路故障為定值電阻斷路．
（3）a、要探究電流和電阻的關(guān)系，需保持電阻兩端的電壓不變；
根據(jù)串分壓的知識(shí)判斷出電壓表的變化及滑動(dòng)變阻器阻值的變化，從而判斷出滑片的移動(dòng)方向；
根據(jù)公式P=UI判斷電阻的電功率，求出兩種情況下的功率之比；
b、分析電阻和電流的變化得出結(jié)論，在寫結(jié)論時(shí)，注意控制的變量；
c、電壓不變，電流與電阻成反比，則與電阻的倒數(shù)成正比．

解答 解：（1）為了使電流表與電阻串聯(lián)，電壓表與電阻并聯(lián)，將電流表接線柱與電阻左端接線柱相連的導(dǎo)線去掉，將電阻左接線柱與電壓表的負(fù)接線柱相連，改正后的電路如下圖所示：

（2）根據(jù)電路可知，定值電阻與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電流表測(cè)量電路電流，電壓表測(cè)量定值電阻兩端電壓；若有一只電表沒有示數(shù)，則有：
①電流表有示數(shù)，說(shuō)明整個(gè)電路是通路，電壓表無(wú)示數(shù)，說(shuō)明定值電阻相對(duì)于整個(gè)電路的電阻來(lái)說(shuō)很小，所以定值電阻能夠分得的電壓很小，其原因是定值電阻短路或滑動(dòng)變阻器連入電路阻值過(guò)大所致，故選項(xiàng)D符合題意．
②電流表無(wú)示數(shù)，說(shuō)明電路出現(xiàn)斷路；電壓表有示數(shù)，說(shuō)明電壓表的正負(fù)接線柱與電源兩極相連，因此電路故障為定值電阻斷路或定值電阻處接觸不良，故選項(xiàng)E符合題意．
（3）a、電阻箱R₁的阻值從30Ω調(diào)為40Ω后，根據(jù)串聯(lián)電路中的分壓原理$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}$，電阻箱兩端的電壓U₁變大；探究電流和電阻的關(guān)系，需保持電阻兩端的電壓不變，所以要增大滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻，滑片P向右移動(dòng)；
當(dāng)滑動(dòng)變阻器的電阻R₁=30Ω時(shí)，電路中電流為I=0.2A，電路中總電阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{8V}{0.2A}$=40Ω，
R₂=R-R₁=40Ω-30Ω=10Ω；
當(dāng)R₁的阻值調(diào)至40Ω時(shí)，
因?yàn)镻=UI，I=$\frac{U}{R}$，所以$\frac{{P}_{1}}{{P}_{2}}$=$\frac{{I}^{2}{R}_{1}}{{I}^{2}{R}_{2}}$=$\frac{{R}_{1}}{{R}_{2}}$=$\frac{40Ω}{10Ω}$=$\frac{4}{1}$；
b、分析記錄的數(shù)據(jù)，保持導(dǎo)體的電阻一定，導(dǎo)體中的電流與兩端電壓成反比；
c、分析記錄的數(shù)據(jù)可知，電阻一定時(shí)，電流與電阻成反比，函數(shù)圖象應(yīng)為反比例圖象；要在坐標(biāo)系中畫出一條正比例函數(shù)圖線，坐標(biāo)系是以電流I為縱坐標(biāo)，以電阻的倒數(shù)$\frac{1}{{R}_{1}}$為橫坐標(biāo)建立的．
故答案為：
（1）見上圖；（2）D；E；
（3）右；電壓表；3：1；電壓一定時(shí)，電流與電阻成反比；$\frac{1}{R}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電壓表、電流表的連接、電路故障的判斷、滑動(dòng)變阻器的調(diào)節(jié)，這是我們常考的內(nèi)容，也是中考重點(diǎn)考查的內(nèi)容，最后一題屬于難題；要注意運(yùn)用控制變量法探究問題，還要理解正比例和反比例圖象，靈活運(yùn)用歐姆定律和電功率的公式進(jìn)行計(jì)算．