Question

5．在“探究通過導(dǎo)體的電流與電壓和電阻的關(guān)系”實驗中，有如下器材：電壓表、電流表、滑動變阻器、開關(guān)、兩節(jié)干電池、定值電阻R（分別為5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω）、導(dǎo)線若干．小明在實驗時連接的電路如圖所示．

（1）在探究“電流與電壓的關(guān)系”實驗中：
①閉合開關(guān)前，要將滑動變阻器滑片移至A（填“A”或“B”）端；電路中滑動變阻器起到保護電路元件安全和改變改變電阻兩端電壓，進(jìn)行多次測量作用；
②閉合開關(guān)S，無論如何移動滑動變阻器的滑片P，發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)幾乎為零，電壓表示數(shù)約為3V，此時，電路出現(xiàn)的故障可能是R處斷路；小明排除故障后繼續(xù)實驗．
（2）在探究“電流與電阻的關(guān)系”實驗中：
①電路中滑動變阻器起到保護電路元件安全和控制電阻R兩端電壓不變的作用；
②小明先將R=10Ω的電阻接入，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，直到電壓表示數(shù)為2.5V，記下電流表示數(shù)；接著保持滑動變阻器的滑片位置不變，把R換為15Ω的電阻時，應(yīng)向A（填“A”或“B”）方向移動滑動變阻器的滑片P，才能使電壓表示數(shù)為2.5V，同時記下電流表的示數(shù)；
③若要使所給的5個定值電阻分別接入電路中都能正常進(jìn)行實驗，應(yīng)該選取至少標(biāo)有5Ω的滑動變阻器；
④根據(jù)多次測量數(shù)據(jù)描繪出電流隨電阻變化的曲線如圖所示，小明由圖象得出的結(jié)論是：電壓一定時，電流與電阻成反比．

Answer 1

分析 （1）①連接過程中，開關(guān)應(yīng)斷開，閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑片移至最大阻值處；
滑動變阻器的作用一般有保護電路和改變電路電流或改變被測電阻兩端電壓；
②電流表幾乎無示數(shù)，說明電路出現(xiàn)斷路故障；電壓表示數(shù)等于電源電壓，說明電壓表的正負(fù)接線柱與電源兩極相連，據(jù)此判斷電路故障的具體位置；
（2）①探究電流與電阻的關(guān)系時，需利用滑動變阻器保持電阻兩端電壓不變；
②根據(jù)串聯(lián)電路分壓的知識判斷滑片移動的方向；
③根據(jù)串聯(lián)電路分壓的特點判斷定值電阻阻值與滑動變阻器接入電路阻值的關(guān)系，據(jù)此判斷；
④根據(jù)圖象分析得出電流與電阻的反比例關(guān)系．

解答 解：（1）在探究“電流與電壓的關(guān)系”實驗中：
①閉合開關(guān)前，要將滑動變阻器滑片移至A端；電路中滑動變阻器起到保護電路元件安全和改變電阻兩端電壓，進(jìn)行多次測量的作用；
②閉合開關(guān)S，無論如何移動滑動變阻器的滑片P，發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)幾乎為零，電壓表示數(shù)約為3V，此時，電路出現(xiàn)的故障可能是 R處斷路；
（2）在探究“電流與電阻的關(guān)系”實驗中：
①電路中滑動變阻器起到保護電路元件安全和控制電阻R兩端電壓不變的作用；
②小明先將R=10Ω的電阻接入，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，直到電壓表示數(shù)為2.5V，記下電流表示數(shù)；接著在滑動變阻器的滑片位置不變，把R換為15Ω的電阻時，應(yīng)向A方向移動滑動變阻器的滑片P，才能使電壓表示數(shù)為2.5V，同時記下電流表的示數(shù)；
③由圖示電路圖可知，電源電壓為1.5V×2=3V，由圖示圖象可知，電阻兩端電壓為U=0.5A×5Ω=2.5V，滑動變阻器兩端電壓為：U_滑=U-U_R=3V-2.5V=0.5V，由串聯(lián)電路電流I處處相等，定值電阻與滑動變阻器接入電路的阻值之比：$\frac{R}{{R}_{滑}}$=$\frac{\frac{{U}_{R}}{I}}{\frac{{U}_{滑}}{I}}$=$\frac{{U}_{R}}{{U}_{滑}}$=$\frac{2.5V}{0.5V}$=$\frac{5}{1}$，則R_滑=$\frac{1}{5}$R，即：定值電阻阻值是滑動變阻器接入電路阻值的5倍，
使所給的5個定值電阻“5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω”分別接入電路中都能正常進(jìn)行實驗，當(dāng)定值電阻為25Ω時，滑動變阻器接入電路的阻值最大，為：R_滑最大=$\frac{1}{5}$R=$\frac{1}{5}$×25Ω=5Ω，若要使所給的5個定值電阻分別接入電路中都能正常進(jìn)行實驗，滑動變阻器最大阻值至少為5Ω，則應(yīng)該選取至少標(biāo)有5Ω的滑動變阻器；
④根據(jù)多次測量數(shù)據(jù)描繪出電流隨電阻變化的曲線如圖2所示，小明由圖象得出的結(jié)論是：電壓一定時，電流與電阻成反比．
故答案為：（1）①A；改變電阻兩端電壓，進(jìn)行多次測量；②R處斷路；（2）①控制電阻R兩端電壓不變；②A；③5；④電壓一定時，電流與電阻成反比．

點評 本題考查了實驗分析，探究電流與電壓、電阻關(guān)系實驗，要采用控制變量法，應(yīng)用控制變量法分析即可正確解題．