Question

10．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)用到的定值電阻R的阻值分別為5Ω、10Ω、15Ω、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）同學(xué)們正確連接電路后，閉合開關(guān)發(fā)現(xiàn)電流表無示數(shù)，電壓表指針有明顯偏轉(zhuǎn)，產(chǎn)生這一故障的原因可能是A
A．電阻R斷路     B．電阻R短路   C．滑動(dòng)變阻器斷路   D．滑動(dòng)變阻器短路
（3）實(shí)驗(yàn)中多次改變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I隨電阻R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，接下來將10Ω的電阻接入電路，閉合開關(guān)，向左（左/右）移動(dòng)滑片，使電壓表示數(shù)為2.5V時(shí)，讀出電流表的示數(shù)，此時(shí)滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值為14Ω．
（4）為完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)，應(yīng)該選取最大阻值不小于35Ω的滑動(dòng)變阻器．

Answer 1

分析 （1）電壓表并聯(lián)在定值電阻兩端，要注意正負(fù)接線柱的連接，滑動(dòng)變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中；
（2）電流表無示數(shù)，說明電路中有斷路；電壓表指針有明顯偏轉(zhuǎn)，說明電壓表的正負(fù)接線柱與電源兩極相連；
（3）①分析圖丙中圖象，曲線上每一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電流和電阻的乘積相等，據(jù)此得出結(jié)論；
②斷開開關(guān)，將滑動(dòng)變阻器的滑片移到最左端時(shí)接入電路中的電阻最大，將5Ω的電阻更換為10Ω的電阻接入電路后，應(yīng)減小滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻，使電壓表的示數(shù)達(dá)到原來的示數(shù)不變；
（4）根據(jù)串分壓的知識(shí)，當(dāng)電阻值為20Ω時(shí)，所需的滑動(dòng)變阻器的阻值最大，根據(jù)圖象確定電路中電流，由R=$\frac{U}{I}$計(jì)算出電路中的總電阻，從而計(jì)算出滑動(dòng)變阻器的阻值．

解答 解：（1）電壓表的負(fù)接線柱與定值電阻的右接線柱相連，滑動(dòng)變阻器的任意上方接線柱與定值電阻的右接線柱相連，如下圖所示：

（2）電流表無示數(shù)，說明電路故障為斷路；電壓表指針有明顯偏轉(zhuǎn)，說明電壓表的正負(fù)接線柱與電源兩極相連，因此電路故障為定值電阻斷路，故選A；
（3）①分析圖丙圖象，曲線上每點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電流和電阻的乘積都等于2.5V，由此得出結(jié)論：電壓一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流與電阻成反比；
②斷開開關(guān)，將滑動(dòng)變阻器的滑片移到最左端時(shí)接入電路中的電阻最大，將5Ω的電阻更換為10Ω的電阻接入電路后，電阻兩端的電壓變大，所以應(yīng)增大滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻，使電壓的示數(shù)達(dá)到2.5V；
（4）根據(jù)串聯(lián)分壓的知識(shí)，當(dāng)電阻R=20Ω時(shí)，滑動(dòng)變阻器的阻值最大，由圖象知，此時(shí)電路中的電流為0.1A；
由I=$\frac{U}{R}$得，R_總=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{0.1A}$=60Ω；
所以R_滑=R_總-R=60Ω-25Ω=35Ω．
故答案為：（1）如上圖；（2）A；（3）①）電壓一定時(shí)，電流與電阻成反比；②左  2.5；14；（4）35．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電壓表和滑動(dòng)變阻器的連接、串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn)等，關(guān)鍵是分析圖象得出電流與電阻之間的關(guān)系．