Question

8．在“探究導(dǎo)體的電流跟電阻的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，老師提供的器材有：電源（電壓恒定為4.5V），電流表、電壓表和開(kāi)關(guān)各一個(gè)，四個(gè)定值電阻（10Ω、15Ω、20Ω、30Ω），兩個(gè)滑動(dòng)變阻器（規(guī)格分別是“5Ω，2A”、“20Ω，1A”），導(dǎo)線若干．
（1）請(qǐng)用筆畫(huà)線表示導(dǎo)線，在圖（甲）中將實(shí)驗(yàn)電路圖連接完整．

（2）在連接電路時(shí)，要求先將開(kāi)關(guān)、滑動(dòng)變阻器分別處于D的位置（填字母）
A．閉合、阻值最大處       B．?dāng)嚅_(kāi)、阻值最小處
C．?dāng)嚅_(kāi)、阻值任意處       D．?dāng)嚅_(kāi)、阻值最大處
（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)，先在ab間接接入10Ω電阻，移動(dòng)滑P，使電壓表示數(shù)為3V，并記錄相應(yīng)的電流值；再改接l5Ω的電阻，此時(shí)滑片P應(yīng)向c（選填“c”或“d”）端移動(dòng)，這樣移動(dòng)滑片的目的是：使定值電阻兩端的電壓保持3V不變．
（4）本實(shí)驗(yàn)需在ab間先后接入上述四個(gè)定值電阻，為完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)，選擇的滑動(dòng)變阻器的最大阻值至少不少于15Ω，故選取規(guī)格為“20Ω，1A”的滑動(dòng)變阻器．實(shí)驗(yàn)時(shí)，閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑片P，如果發(fā)現(xiàn)電流表都沒(méi)示數(shù)，而電壓表示數(shù)都接近電源電壓，則出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因可能是定值電阻斷路．
（5）通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得數(shù)據(jù)，得到如題圖（乙）所示導(dǎo)體的電流I隨電阻R變化的圖象，由圖象可得出結(jié)論：電壓一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)歐姆定律求出定值電阻的阻值最小且變阻器接入電路中電阻為零時(shí)電路中的電流，然后確定電流表的量程且與定值電阻串聯(lián)，滑動(dòng)變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中；
（2）為防止電路中的電流過(guò)大燒壞電路元件，連接電路時(shí)開(kāi)關(guān)應(yīng)斷開(kāi)，滑動(dòng)變阻器處于最大阻值處；
（3）當(dāng)將電阻由5Ω更換為10Ω后，定值電阻阻值變大，定值電阻分壓變大，滑動(dòng)變阻器分壓變小，為保證電阻兩端電壓不變，應(yīng)向c端移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，使滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值變大，使定值電阻兩端電壓保持3V不變；
（4）根據(jù)歐姆定律求出電路中的最小電流，利用串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻，然后確定變阻器的規(guī)格；電壓表示數(shù)都接近電源電壓，說(shuō)明電壓表與電源之間是通路，電流表沒(méi)示數(shù)說(shuō)明電路斷路，即電壓表并聯(lián)部分?jǐn)嗦罚?br />（5）用控制變量法進(jìn)行分析，即電壓一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流與電阻成正比．

解答 解：（1）當(dāng)定值電阻的阻值為10Ω，且滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻為零時(shí)，電路中的電流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{4.5V}{10Ω}$=0.45A，則電流的量程為0～0.6A，且與定值電阻串聯(lián)；
滑動(dòng)變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中，如下圖所示：

（2）為保護(hù)電路，在連接電路時(shí)，開(kāi)關(guān)應(yīng)斷開(kāi)，滑動(dòng)變阻器的滑片處于最大阻值處，故選D；
（3）定值電阻由5Ω更換為15Ω后，定值電阻分壓變大，大于原來(lái)的電壓，為保持定值電阻兩端電壓不變，
由電路圖可知，應(yīng)向c端移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，增大滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，增大滑動(dòng)變阻器的分壓，使定值電阻兩端電壓減小到原來(lái)的3V，保持定值電阻兩端電壓一定；
（4）實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)定值電阻是30Ω時(shí)，流過(guò)電路的電流I=$\frac{3V}{30Ω}$=0.1A，
滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值應(yīng)為R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{4.5V-3V}{0.1A}$=15Ω＞5Ω，
為使實(shí)驗(yàn)?zāi)茼樌�進(jìn)行，可以更換最大阻值較大的滑動(dòng)變阻器，使用規(guī)格為“20Ω 1A”的滑動(dòng)變阻器，使定值電阻兩端的電壓變大，等于3V；
實(shí)驗(yàn)時(shí)，閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑片P，如果發(fā)現(xiàn)電流表都沒(méi)示數(shù)，而電壓表示數(shù)都接近電源電壓，則電壓表并聯(lián)部分?jǐn)嗦罚�可能是定值電阻斷路�?br />（5）從表中數(shù)據(jù)可以看出，導(dǎo)體兩端的電壓一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流跟導(dǎo)體的電阻成反比．
故答案為：
（1）如上圖所示；
（2）D；
（3）c；使定值電阻兩端的電壓保持3V不變；
（4）15；“20Ω，1A”；定值電阻斷路；
（5）電壓一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)物電路圖的連接和注意事項(xiàng)、串聯(lián)電路的特點(diǎn)、歐姆定律的應(yīng)用等，知道實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)控制定值電阻兩端的電壓不變是正確解題的基礎(chǔ)與關(guān)鍵．