Question

3．探究電流與電阻關(guān)系的電路圖如圖甲所示，可供使用的實(shí)驗(yàn)器材有：電源（電壓恒為4.5V）、電流表、電壓表、開關(guān)各一個(gè)，滑動(dòng)變阻器（10Ω 2A、20Ω 1A）兩個(gè)，定值電阻三個(gè)（5Ω、10Ω、15Ω），導(dǎo)線若干．

（1）連接好電路，閉合開關(guān)前變阻器的滑片P應(yīng)該移至b端（或最右端）．
（2）閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)電流表無(wú)示數(shù)，電壓表有示數(shù)且接近于電源電壓，則電路中出現(xiàn)的故障可能是定值電阻發(fā)生了斷路．
（3）排除故障后，小明通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得多組數(shù)據(jù)，由這些數(shù)據(jù)得到如圖乙所示的電流I隨電阻R變化的圖象，由圖象可以得到的結(jié)論是：電壓一定時(shí)，電流與電阻成反比．
（4）在上述實(shí)驗(yàn)中，小明先把5Ω的電阻接入電路中進(jìn)行測(cè)量，接著又改用10Ω的電阻繼續(xù)做實(shí)驗(yàn)，當(dāng)把10Ω的電阻接入電路后，小明應(yīng)將滑片P向b端移動(dòng)至適當(dāng)?shù)奈恢�，目的是使電壓表的示�?shù)減小到2.5V．
（5）小明實(shí)驗(yàn)所選用的滑動(dòng)變阻器應(yīng)該是20Ω1A．如果小明沒(méi)有正確選用滑動(dòng)變阻器，在實(shí)驗(yàn)中就會(huì)出現(xiàn)這樣的情況，當(dāng)把15Ω的電阻接入電路時(shí)，發(fā)現(xiàn)無(wú)論怎樣移動(dòng)變阻器的滑片，都無(wú)法使電壓表的示數(shù)達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求的數(shù)值．

Answer 1

分析 （1）為保護(hù)電路，在閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑片移至最大阻值處；
（2）電流表無(wú)示數(shù)，電壓表示數(shù)接近電源電壓，則與電壓表并聯(lián)的電路斷路；
（3）分析圖象，得出電流和電阻的反比例關(guān)系；
（4）根據(jù)串分壓的知識(shí)，接入較大的電阻后，電壓表的示數(shù)變大，為使電壓表的示數(shù)不變，應(yīng)增大滑動(dòng)變阻器的電阻值；
（5）根據(jù)串分壓的知識(shí)，當(dāng)電阻的阻值最大時(shí)，所需的滑動(dòng)變阻器阻值最大，計(jì)算出此時(shí)滑動(dòng)變阻器的阻值得出滑動(dòng)變阻器的規(guī)格；
根據(jù)另一滑動(dòng)變阻器的最大阻值求出電阻的阻值，便可得出結(jié)論．

解答 解：（1）滑動(dòng)變阻器的下面接了左邊的a接線柱，所以連接好電路，閉合開關(guān)前，將變阻器的滑片P移至最右端或b端使其阻值最大；
（2）電流表無(wú)示數(shù)，電壓表有示數(shù)且接近于電源電壓，則與電壓表并聯(lián)的電阻斷路；
（3）分析乙圖中的電流和電阻的關(guān)系可看出：電壓一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流與它的電阻成反比；
（4）把5Ω的換為10Ω后，根據(jù)串分壓的知識(shí)，電壓表的示數(shù)變大，要探究電流與電阻的關(guān)系，需保持電壓表的示數(shù)不變，應(yīng)增大滑動(dòng)變阻器的阻值，將滑片向b端滑動(dòng)；
（5）由圖象知，電阻兩端的電壓U=IR=0.5A×5Ω=2.5V；
當(dāng)電阻值為15Ω時(shí)，電路中的電流為I′=$\frac{U}{{R}^{′}}$=$\frac{2.5V}{15Ω}$=$\frac{1}{6}$A；
則滑動(dòng)變阻器的阻值應(yīng)為；R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{{I}^{′}}$=$\frac{4.5V-2.5V}{\frac{1}{6}A}$=12Ω＞10Ω，所以應(yīng)該選擇20Ω 1A的變阻器；
當(dāng)選用10Ω的變阻器時(shí)，電路中的電流I″=$\frac{{U}_{滑}}{{{R}_{滑}}^{′}}$=$\frac{2V}{10Ω}$=0.2A；
則電阻值為：R=$\frac{U}{{I}^{″}}$=$\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω，所以使用20Ω 1A的變阻器時(shí)，電阻的阻值不可大于12.5Ω，因此當(dāng)把15Ω的電阻接入電路時(shí)，發(fā)現(xiàn)無(wú)論怎樣移動(dòng)變阻器的滑片，都無(wú)法使電壓表的示數(shù)達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求的數(shù)值．
故答案為：（1）b端（或最右端）；（2）斷路；（3）電壓一定時(shí)，電流與電阻成反比；（4）b；使電壓表的示數(shù)減小到2.5V；（5）20Ω 1A；15．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了連接電路圖、電路故障分析、滑動(dòng)變阻器作用、滑動(dòng)變阻器調(diào)節(jié)等問(wèn)題，是�？紗�(wèn)題，一定要掌握；連接電路圖時(shí)，注意電表量程的選擇；本題難點(diǎn)是探究電流跟電阻關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，為了保持電阻兩端的電壓不變，根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律得出定值電阻R與滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻阻值關(guān)系．