Question

10．在“探究導體的電流跟電阻的關系”實驗中，老師提供的器材有：電源（電壓恒為4.5V），電流表、電壓表和開關各一個，四個定值電阻（10Ω、15Ω、20Ω、30Ω），兩個滑動變阻器（規(guī)格分別是“5Ω，2A”、“20Ω，1A”），導線若干．
（1）請用筆畫線表示導線，在圖（甲）中將實驗電路圖連接完整．
（2）在連接電路時，要求先將開關斷開、滑動變阻器分別處于阻值最大的位置．
（3）實驗時，先在ab間接接入10Ω電阻，移動滑P，使電壓表示數(shù)為3V，并記錄相應的電流值；再改接l5Ω的電阻，此時滑片P應向c（選填“c”或“d”）端移動，這樣移動滑片的目的是：使定值電阻兩端的電壓保持3V不變．
（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，應該選取規(guī)格為“20Ω，1A”的滑動變阻器．
（5）通過實驗獲救數(shù)據(jù)，得到如圖（乙）所示導體的電流I隨電阻R變化的圖象，由圖象可得出結(jié)論：電壓一定時，通過導體的電流與導體的電阻成反比．

Answer 1

分析 （1）由電路圖可知，電壓表與電阻R并聯(lián)，電阻與滑動變阻器、電流表串聯(lián)，然后根據(jù)電流從正接線流入，負接線柱流出將電流表接入電路中；
（2）連接電路時，開關應該斷開，閉合開關前，滑動變阻器滑片P應位于最高阻值處；
（3）當將電阻由5Ω更換為10Ω后，定值電阻阻值變大，定值電阻分壓變大，滑動變阻器分壓變小，為保證電阻兩端電壓不變，應向c端移動滑動變阻器滑片，使滑動變阻器接入電路的阻值變大，使定值電阻兩端電壓保持3V不變；
（4）滑動變阻器最大阻值太小，滑動變阻器的最大分壓太小，定值電阻不能達到1.5V，為使實驗能正常進行，可以更換最大阻值大的滑動變阻器或使定值電阻兩端電壓變大；
（5）用控制變量法進行分析，即電壓一定時，通過導體的電流與電阻成正比．

解答 解：（1）①定值電阻與滑動變阻器、電流表串聯(lián)接入電路；電壓表與電阻并聯(lián)，電流從“+”接線柱流入，從“-”接線柱流出；如圖所示：

（2）在連接電路時，要求先將開關斷開，滑動變阻器滑片處于最大阻值處，故選項D符合題意；
（3）定值電阻由5Ω更換為10Ω后，定值電阻分壓變大，大于原來的電壓，為保持定值電阻兩端電壓不變，由電路圖可知，應向c端移動滑動變阻器滑片，增大滑動變阻器接入電路的阻值，增大滑動變阻器的分壓，使定值電阻兩端電壓減小到原來的3V，保持定值電阻兩端電壓一定．
（4）實驗中，當定值電阻是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為R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{4.5V-3V}{0.1A}$=15Ω＞5Ω，
為使實驗能順利進行，可以更換最大阻值較大的滑動變阻器，使用規(guī)格為“20Ω；1A”的滑動變阻器，使定值電阻兩端的電壓變大，等于3V；
（5）從表中數(shù)據(jù)可以看出，導體兩端的電壓一定時，通過導體的電流跟導體的電阻成反比．
故答案為：（1）如上圖（連接ae或電壓表負接線柱連接e或f均可）；
（2）斷開；阻值最大；
（3）c；使定值電阻兩端的電壓保持3V不變；
（4）“20Ω；1A”
（5）電壓一定時，通過導體的電流與導體的電阻成反比．

點評 本題考查了連接電路圖、滑動變阻器的調(diào)節(jié)、實驗方案的改進等問題，實驗中應用了控制變量法，解題時注意該方法的應用．第（3）小題是本題的難點，知道實驗過程中應控制定值電阻兩端的電壓不變，分析清楚電路結(jié)構(gòu)、認真分析實驗數(shù)據(jù)是正確解題的基礎與關鍵．