Question

13．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)用到的電阻阻值分別為5Ω、10Ω、20Ω．

（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）實(shí)驗(yàn)電路接好后，合上開(kāi)關(guān)時(shí)，小明發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)較大，而電流表無(wú)示數(shù)，其故障原因可能是電阻R斷路．
（3）故障排除后，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中改變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隨電阻變化的圖象．
①由圖象可以得出結(jié)論：電壓一定時(shí)，電流與電阻成反比．
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)變大（填“變大”“變小”或“不變”），此時(shí)應(yīng)該向左（填“左”或“右”）移動(dòng)滑片，使電壓表的示數(shù)為2V．
（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B（填代號(hào)），不選另外兩個(gè)滑動(dòng)變阻器的原因分別是：①A的最大阻值不能達(dá)到需要的40Ω；②C允許通過(guò)的電流不能達(dá)到需要的0.4A．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電路圖甲，連接實(shí)物電路圖乙，電壓表并聯(lián)在待測(cè)電阻兩端，滑動(dòng)變阻器與待測(cè)電阻串聯(lián)接入電路；
（2）電流表無(wú)示數(shù)，說(shuō)明電路中有斷路的地方，電壓表有示數(shù)，說(shuō)明電壓表兩接線柱與電源兩極相連；
（3）①根據(jù)歐姆定律的變形公式U=IR可知，R兩端電壓數(shù)值的大小等于曲線上一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電流和電阻的乘積；
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）根據(jù)電路圖連接實(shí)物圖，電壓表并聯(lián)在待測(cè)電阻兩端，滑動(dòng)變阻器與待測(cè)電阻串聯(lián)接入電路，如圖所示：

（2）電流表物示數(shù)，說(shuō)明電路斷路，電壓表有示數(shù)，說(shuō)明電壓表兩接線柱與電源兩極相連，即電阻斷路；
（3）①電阻R兩端電壓數(shù)值的大小等于曲線上一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電流和電阻的乘積，故用一塊陰影部分面積表示，如圖所示：

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=$\frac{{U}_{R}}{R}$可得，對(duì)應(yīng)的電流依次為0.4A、0.2A、0.1A，
因?yàn)殡娐分须娏鞔笥?.1A，所以不選C；
滑動(dòng)變阻器兩端的電壓U_滑=U-U_R=6V-2V=4V，根據(jù)R_滑=$\frac{{U}_{R}}{I}$可得，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻依次為10Ω、20Ω、40Ω，因此A規(guī)格滑動(dòng)變阻器的阻值范圍太小，所以不選A；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）見(jiàn)上圖；（2）電阻R斷路；（3）電壓一定時(shí)，電流與電阻成反比；變大；左；2；（4）B；A的最大阻值不能達(dá)到需要的40Ω；C允許通過(guò)的電流不能達(dá)到需要的0.4A．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了連接電路圖、分析圖象找出電流與電阻的關(guān)系、滑動(dòng)變阻器的調(diào)節(jié)、求滑動(dòng)變阻器的阻值等問(wèn)題，由圖象丙找出電流與電阻的對(duì)應(yīng)關(guān)系、熟練掌握串聯(lián)電路特點(diǎn)與歐姆定律是正確解題的關(guān)鍵．