Question

1．某校興趣小組同學(xué)想探究“一段電路中的電流跟電阻的關(guān)系”．設(shè)計了如圖（a）所示的電路圖．

（1）連接電路時開關(guān)要斷開．用筆畫代替導(dǎo)線，請根據(jù)興趣小組設(shè)計的電路圖（a），把圖（b）中實物圖連接完整．
（2）若閉合開關(guān)后，若無論怎樣移動滑片，發(fā)現(xiàn)電壓表有示數(shù)，而電流表無示數(shù)，造成這種現(xiàn)象的原因可能是電阻R開路．
（3）排除故障后通過實驗，該興趣小組測得4組數(shù)據(jù)，如表所示，其中第4次實驗時電流表指針位置如圖（c）所示，請把測得的電流數(shù)值填入表格中．

實驗 序號	電壓 U/V	電阻 R/Ω	電流 I/A
1	2	4	0.5
2	2	5	0.4
3	2	8	0.25
4	2	10	0.2

（4）在此探究過程中，當(dāng)E、F兩點間的電阻由4Ω更換為5Ω后，為了探究上述問題，你認(rèn)為應(yīng)該采取的操作是D
A．閉合開關(guān)，讀出電流表示數(shù)
B．閉合開關(guān)，將滑動變阻器滑片適當(dāng)向左移
C．改變電壓表、電流表量程
D．閉合開關(guān)，將滑動變阻器滑片適當(dāng)向右移
（5）從該實驗中可得出什么結(jié)論？電壓一定時，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比．（用文字表述）
（6 ）如將電路圖中的電阻R換成小燈泡（U_額=2.5V）來測量小燈泡的電阻，實驗中測得5組實驗數(shù)據(jù)中，并計算得出電阻值．結(jié)果發(fā)現(xiàn)，實驗中測得的電阻的值是變化的，你認(rèn)為電阻值變化的主要原因是：燈絲電阻隨溫度的升高而增大．若電源電壓U=4V，為了完成這5次實驗，應(yīng)該選取最大阻值不小于35Ω的滑動變阻器．

實驗次數(shù)	1	2	3	4	5
電壓U/V	2.5	2.0	1.5	1.0	0.5
電流I/A	0.24	0.22	0.19	0.16	0.10

Answer 1

分析 （1）在電路的連接過程中為了避免出現(xiàn)短路現(xiàn)象，燒壞用電器，開關(guān)在連接過程中應(yīng)該是斷開的；
掌握實物電路的連接，特別注意電流表、電壓表和滑動變阻器的接法，電壓表應(yīng)與電阻并聯(lián)，連接滑動變阻器時，要“一上一下”的原則；
（2）掌握斷路和短路的區(qū)別：斷路時電路中無電流，用電器不工作，斷開處的電壓等于電源電壓；短路時被短路的用電器不工作，兩端無電壓，但電路中會有電流；
（3）在進(jìn)行電流表的讀數(shù)時，首先確定電流表的量程和分度值；
（4）根據(jù)串分壓的知識判斷出電壓表的變化，從而判斷出滑動變阻器阻值的變化及滑片的移動方向；
（5）掌握電流與電阻的關(guān)系，在寫結(jié)論時，注意控制的變量；
（6）分析五次電壓（或電流）與電阻之間的關(guān)系得出規(guī)律，然后分析燈泡實際功率之間的關(guān)系得出燈泡電阻與溫度之間的關(guān)系；
根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出滑動變阻器兩端的電壓，利用串聯(lián)電路的電流特點和歐姆定律求出滑動變阻器接入電路中的阻值即可得出滑動變阻器最小的最大阻值．

解答 解：（1）連接電路時，為了保護(hù)電路，避免出現(xiàn)短路現(xiàn)象，燒壞用電器，開關(guān)必須處于斷開狀態(tài)．
采用“電流流向法”，電流從電源正極出發(fā)，依次將電流表、定值電阻、開關(guān)、滑動變阻器串聯(lián)起來，電壓表并聯(lián)在定值電阻的兩端，滑動變阻器注意“一上一下”原則，
所以只需要把開關(guān)與滑動變阻器上面（C或D）接線柱連接即可，如下圖所示：

（2）因為電流表無示數(shù)，所以電路發(fā)生了斷路，又電壓表有示數(shù)，所以與電壓表并聯(lián)的電阻發(fā)生了斷路．
（3）電流表接的是0～0.6A的量程，分度值為0.02A，此時電流表的示數(shù)為0.2A．
（4）電阻由4Ω更換為5Ω后，根據(jù)串分壓的知識，電阻兩端的電壓會增大，則應(yīng)增大滑動變阻器的阻值，將滑動變阻器滑片適當(dāng)向右移，使電阻兩端的電壓仍為2V．
故選：D．
（5）由表格中數(shù)據(jù)知，電壓一定時，電阻增大為原來的幾倍，導(dǎo)體中的電流便減為原來的幾分之一，可知在電壓一定時，導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體的電阻成反比．
（6）由表中數(shù)據(jù)可知，電壓（或電流）越大，燈絲電阻越大；當(dāng)電壓增大時，燈泡的實際功率變大，燈絲的溫度升高，電阻變大，故得到燈絲的電阻隨溫度升高而增大．
當(dāng)燈泡兩端的電壓U_L=0.5V時，滑動變阻器接入電路中的電阻最大，
根據(jù)串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
滑動變阻器兩端的電壓U_滑=U-U_L=4V-0.5V=3.5V，
根據(jù)串聯(lián)電路中各處的電流相等，I_滑=I_L=0.10A，
滑動變阻器接入電路中的電阻R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{滑}}$=$\frac{3.5V}{0.10A}$=35Ω，
故滑動變阻器的最大阻值不小于35Ω．
故答案為：（1）斷開；見上圖；（2）電阻R開路；（3）0.2；（4）D；
（5）電壓一定時，電流與電阻成反比．（6）燈絲電阻隨溫度的升高而增大；35Ω．

點評 本題考查了實物電路的連接、滑動變阻器的正確使用、電流表的讀數(shù)、實驗結(jié)論的總結(jié)、串聯(lián)電路的特點和歐姆定律的應(yīng)用，關(guān)于電路的連接方法及注意的問題，是電學(xué)中的基礎(chǔ)，應(yīng)掌握熟練；
電流與電壓和電阻有關(guān)，所以在探究過程中應(yīng)用到控制變量法．關(guān)鍵是會根據(jù)燈泡的額定電壓確定電壓表的量程和知道電壓表的示數(shù)最小時滑動變阻器接入電路中的電阻最大．