Question

12．在“探究導(dǎo)體的電流跟電阻的關(guān)系”實驗中，老師提供的器材有：電源（電壓恒為4.5V），電流表、電壓表和開關(guān)各一個，四個定值電阻（10Ω、15Ω、20Ω、30Ω），滑動變阻器一個，導(dǎo)線若干．
（1）請用筆畫線表示導(dǎo)線，在圖（甲）中將實驗電路圖連接完整．
（2）實驗時，小紅先在ab間接入10Ω電阻，移動滑片P至一位置，記錄相應(yīng)的電壓、電流值；再改接15Ω的電阻，滑動變阻器的滑片P較上一次應(yīng)靠近c（選填“c”或“d”）端，才能完成數(shù)據(jù)的測量．
（3）通過實驗數(shù)據(jù)，得到如圖（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，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比．
（4）本實驗需在ab間先后接入上述四個定值電阻，為完成整個實驗，應(yīng)該選最大阻值不小于15Ω規(guī)格的滑動變阻器．
（5）小雨重新設(shè)計了電路，保持電壓表的示數(shù)為1.5V，得到了與圖乙相同的數(shù)據(jù)，也完成了實驗探究．小雨和小紅的實驗相比不同之處是：電壓表接在了變阻器兩端．

Answer 1

分析 （1）由電路圖可知，電流表與電阻R串聯(lián)，可根據(jù)電源電壓和最小定值電阻的阻值確定電路中的最大電流；然后根據(jù)電流從正接線柱流入，負(fù)接線柱流出將電流表接入電路中；滑動變阻器采用“一上一下”的接法；
（2）將10Ω的電阻換成了15Ω的電阻時，電路中的總電阻變大，電路中的電流減小，滑動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，要通過調(diào)節(jié)滑片，使滑動變阻器兩端的電壓變大，從而使電阻兩端的電壓變?yōu)樵瓉淼闹担?br />（3）用控制變量法進(jìn)行分析，即電壓一定時，通過導(dǎo)體的電流與電阻成正比；
（4）滑動變阻器最大阻值太小，滑動變阻器的最大分壓太小，定值電阻不能兩端電壓不能達(dá)到3V，為使實驗?zāi)苷�常進(jìn)行，需要使用較大阻值的滑動變阻器；
（5）定值電阻兩端的電壓和滑動變阻器兩端的電壓之和等于電源電壓，當(dāng)小雨在探究時，重新設(shè)計了電路，保持電壓表的示數(shù)為1.5V，得到了與圖乙相同的數(shù)據(jù)，說明定值電阻兩端的電壓還是3V不變，則滑動變阻器兩端的電壓是1.5V，電壓表測量的是滑動變阻器兩端的電壓．

解答 解：
（1）電路中的最大電流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{4.5V}{10Ω}$=0.45A，則電流表的量程為0～0.6A，故將電流表“0.6A”的接線柱與開關(guān)的左接線柱相連，“-”接線柱與電阻絲的b接線柱相連；滑動變阻器的f接線柱與定值電阻的b接線柱相連．如圖所示：

（2）將10Ω的電阻換成了15Ω的電阻時，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c移動，增大滑動變阻器接入電路的電阻，使電壓表的示數(shù)達(dá)到3V時，讀取電流表示數(shù)；
（3）從表中數(shù)據(jù)可以看出，導(dǎo)體兩端的電壓一定時，通過導(dǎo)體的電流跟導(dǎo)體的電阻成反比；
（4）實驗中，當(dāng)定值電阻是30Ω時，流過電路的電流I=$\frac{3V}{30Ω}$=0.1A，
滑動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，
為使實驗?zāi)茼樌�進(jìn)行，需要使用最小阻值為15Ω的滑動變阻器；
（5）滑動變阻器兩端的電壓和定值電阻兩端的電壓之和等于電源電壓，小雨和小紅記錄的數(shù)據(jù)相同，
說明定值電阻兩端的電壓都是3V，電源電壓是4.5V，則滑動變阻器兩端的電壓是1.5V，電壓表測量的是滑動變阻器兩端的電壓．
故答案為：
（1）如圖所示；
（2）c；
（3）電壓一定時，電流與電阻成反比；
（4）15；
（5）電壓表接在了變阻器兩端．

點評 本題考查了根據(jù)實物圖的連接、串聯(lián)電路特點和歐姆定律的應(yīng)用、滑動變阻器規(guī)格的確定、實驗現(xiàn)象的判斷等，知道探究導(dǎo)體的電流跟電阻的關(guān)系時應(yīng)控制定值電阻兩端的電壓不變是關(guān)鍵．