Question

小明利用如圖甲所示的電路探究“電流跟電阻的關(guān)系”．已知電源電壓為6V且保持不變，實(shí)驗(yàn)用到的電阻阻值為5、10、20．
（1）請(qǐng)根據(jù)圖甲將圖乙所示的實(shí)物電路連接完整（導(dǎo)線不允許交叉）；
（2）閉合開(kāi)關(guān)后，發(fā)現(xiàn)電流表無(wú)示數(shù)，而電壓表有示數(shù)，原因可能是______；
（3）排除故障后，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中多次改變R的阻值，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電壓表示數(shù)保持不變，記下電流表的示數(shù)，得到如圖丙所示的電流I隨電阻R變化的圖象；
①由圖象可以得出結(jié)論：電壓一定時(shí)，______；
②上述實(shí)驗(yàn)中，小明用5Ω的電阻做完實(shí)驗(yàn)后，然后將10Ω的電阻接入電路，閉合開(kāi)關(guān)，電壓表的示數(shù)將會(huì)變______（選填“變大”、“變小”或“不變”），此時(shí)應(yīng)該向______（選填“左”或“右”）移動(dòng)滑片，使電壓表示數(shù)為_(kāi)_____V，然后讀出電流表的示數(shù)；
（4）實(shí)驗(yàn)室提供了三個(gè)不同規(guī)格的滑動(dòng)變阻器，A：“30Ω  2A”，B：“50Ω  1A”，C：“100Ω  0.1A”，要完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)，應(yīng)該選取滑動(dòng)變阻器______（填代號(hào)），不選外兩個(gè)滑動(dòng)變阻器的原因分別是：
①______，
②______．

Answer 1

【答案】分析：（1）由電路圖可知，電壓表與電阻R并聯(lián)，滑動(dòng)變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中．
（2）電壓表有示數(shù)說(shuō)明，電壓表兩接線柱與電源之間是通路，電流表無(wú)示數(shù)說(shuō)明電路斷路或電流表短路，即電路故障可能是電流表短路或電壓表并聯(lián)的部分?jǐn)嗦罚?br />（3）①分析圖丙中圖象，曲線上每一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電流和電阻的乘積相等，據(jù)此得出結(jié)論．
②將5Ω的電阻換成了10Ω的電阻時(shí)，電路中的總電阻變大，電路中的電流減小，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓減小，電壓表的示數(shù)變大；要探究電流和電阻之間關(guān)系，必須保持電阻兩端的電壓不變，即與電阻并聯(lián)的電壓表示數(shù)不變，為保證電阻兩端的電壓不變，要通過(guò)調(diào)節(jié)滑片，使滑動(dòng)變阻器兩端的電壓變大，從而使電阻兩端的電壓變?yōu)樵瓉?lái)的值．
（4）實(shí)驗(yàn)中電壓表的示數(shù)2V不變，根據(jù)歐姆定律求出電阻為5Ω、10Ω、20Ω時(shí)電路中的電流，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn)求出滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻即可得出所選取滑動(dòng)變阻器的規(guī)格和不選外兩個(gè)滑動(dòng)變阻器的原因．
解答：解：（1）電壓表與電阻R并聯(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）閉合開(kāi)關(guān)后，發(fā)現(xiàn)電流表無(wú)示數(shù)，而電壓表有示數(shù)，原因可能是電流表短路或電壓表并聯(lián)的電阻斷路；
（3）①分析圖丙圖象，曲線上每點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電流和電阻的乘積都等于2V，由此得出結(jié)論：電壓一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流與電阻成反比．
②將5Ω的電阻換成了10Ω的電阻時(shí)，串聯(lián)電路的總電阻變大，根據(jù)歐姆定律可知電路中電流變小，滑動(dòng)變阻器分得的電壓變小，電阻分得的電壓變大；
要探究電流和電阻之間關(guān)系，必須保持電阻兩端的電壓不變，即與電阻并聯(lián)的電壓表示數(shù)不變，所以應(yīng)調(diào)節(jié)滑片向左移動(dòng)，增大滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻，使電壓表的示數(shù)達(dá)到2V時(shí)，讀取電流表示數(shù)．
（4）電壓表的示數(shù)2V不變，R的阻值為5Ω、10Ω、20Ω時(shí)，根據(jù)I=可得，對(duì)應(yīng)的電流依次為0.4A、0.2A、0.1A，
因C規(guī)格的滑動(dòng)變阻器允許通過(guò)的電流太小，故不能選；
滑動(dòng)變阻器兩端的電壓U_滑=U-U_R=6V-2V=4V，
根據(jù)R_滑=可得，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻依次為10Ω、20Ω、40Ω，
因A規(guī)格滑動(dòng)變阻器的最大阻值偏小，不符合要求，所以不能選，而B(niǎo)規(guī)格的滑動(dòng)變阻器符合要求，故選B．
故答案為：（1）如上圖所示；（2）電流表短路或電阻R斷路；（3）①導(dǎo)體中的電流與電阻成反比；②變大；左；2；（4）B；若選A，其最大阻值偏小，用20Ω電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)電壓調(diào)不到2V；若選C，它所能通過(guò)的電流太小，有可能被燒壞．
點(diǎn)評(píng)：根據(jù)題目數(shù)據(jù)選擇合適的滑動(dòng)變阻器，不但考慮滑動(dòng)變阻器允許通過(guò)的電流，也要考慮滑動(dòng)變阻器的電阻．電路電流不能超過(guò)滑動(dòng)變阻器允許通過(guò)的最大電流，滑動(dòng)變阻器最大電阻稍大于電路需要的電阻，這樣，滑動(dòng)變阻器既能滿足電路要求，也能使電路準(zhǔn)確獲得需要的數(shù)據(jù)．