Question

13．小軍采用如圖甲的電路研究“一定電壓下，導(dǎo)體上的電流與導(dǎo)體電阻關(guān)系”，電源電源恒為4.5V，小軍先在AB間接入阻值為5Ω的電阻R，移動(dòng)滑片P，使電流表示數(shù)為0.3A：
（1）按照電路圖用筆畫線將圖乙的實(shí)物圖連接完整，連線不得交叉．
（2）記錄完第一組數(shù)據(jù)后，如果在滑動(dòng)變阻器滑片不動(dòng)的情況下，小軍用10Ω的電阻替換下5Ω的電阻，再閉合開關(guān)，電流表的示數(shù)將大于0.15A；（填“大于”、“等于”或“小于”）
（3）當(dāng)用20Ω的電阻接入換下原先的定值電阻時(shí)，為確保實(shí)驗(yàn)正常進(jìn)行，此時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值為40Ω；
（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，小軍正確的描繪出了相應(yīng)的關(guān)系圖象，為圖丙中的A．

Answer 1

分析 （1）滑動(dòng)變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中，電壓表與電阻并聯(lián)；
（2）在滑動(dòng)變阻器滑片不動(dòng)的情況下，根據(jù)更換電阻阻值的變化可知電路中總電阻的變化，根據(jù)歐姆定律可知電路中電流的變化，進(jìn)一步得出答案；
（3）研究“一定電壓下，導(dǎo)體上的電流與導(dǎo)體電阻關(guān)系”時(shí)應(yīng)保持電壓表的示數(shù)不變，根據(jù)歐姆定律求出開始實(shí)驗(yàn)時(shí)電壓表的示數(shù)即為用20Ω的電阻接入換下原先的定值電阻時(shí)其兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，利用歐姆定律分別表示出電路中的電流，利用串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)得出等式即可得出滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻；
（4）根據(jù)電壓一定時(shí)電流與電阻成反比進(jìn)行解答．

解答 解：（1）滑動(dòng)變阻器的下方接線柱與電阻右側(cè)接線柱相連，電壓表的負(fù)接線柱與電阻的右接線柱相連，如下圖所示：

（2）在滑動(dòng)變阻器滑片不動(dòng)的情況下，用10Ω的電阻替換下5Ω的電阻時(shí)，電路中的總電阻變小，
由I=$\frac{U}{R}$可知，電路中的電流變大，即電流表的示數(shù)將大于0.15A；
（3）在AB間接入阻值為5Ω的電阻R，電流表示數(shù)為0.3A時(shí)，R兩端的電壓：
U_R=IR=0.3A×5Ω=1.5V，
因研究“一定電壓下，導(dǎo)體上的電流與導(dǎo)體電阻關(guān)系”時(shí)應(yīng)保持電壓表的示數(shù)不變，
所以，當(dāng)用20Ω的電阻接入換下原先的定值電阻時(shí)，其兩端的電壓仍為1.5V不變，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓：
U_滑=U-U_R=4.5V-1.5V=3V，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，$\frac{{U}_{R}}{R′}$=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{滑}}$，即$\frac{1.5V}{20Ω}$=$\frac{3V}{{R}_{滑}}$，
解得：R_滑=40Ω；
（4）由電壓一定時(shí)電流與電阻成反比，U-I圖象是雙曲線的一部分，結(jié)合選項(xiàng)可知A符合．
故答案為：（1）如上圖所示；（2）大于；（3）40；（4）A．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了探究一定電壓下導(dǎo)體上電流與導(dǎo)體電阻關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，涉及到實(shí)物電路圖的連接、電路的動(dòng)態(tài)分析、串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律的應(yīng)用，利用好控制變量法是關(guān)鍵．