Question

11．李老師組織同學(xué)們到實(shí)驗(yàn)室探究電流與電阻的關(guān)系．實(shí)驗(yàn)桌上提供了如圖甲所示的一些器材，其中電源電壓6V，滑動(dòng)變阻器上標(biāo)有“1A  40Ω”字樣，定值電阻R₁=40Ω、R₂=20Ω、R₃=10Ω、R₄=5Ω．
（1）如圖乙所示是甲小組同學(xué)已連接好的部分電路，請你用筆畫線代替導(dǎo)線將實(shí)物電路連接完整．
（2）甲小組同學(xué)連好電路后，閉合開關(guān)發(fā)現(xiàn)無論怎樣移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，電壓表示數(shù)始終為3V，電流表示數(shù)始終為0.07A．則產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是滑動(dòng)變阻器接法錯(cuò)誤（變阻器電阻線全部接入電路）．
（3）甲小組同學(xué)排除故障后，分別用R₁、R₂進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電壓表的示數(shù)保持4V不變，并將電壓、電阻及對應(yīng)的電流記錄下來．然后，將電阻R₂換成R₃，你的下一步正確操作應(yīng)該是：使滑動(dòng)變阻器的滑片向A（填“A”或“B”）端移動(dòng)直至使電壓表的示數(shù)仍為4V為止．接著該小組同學(xué)又將R₃換成R₄，為完成該步實(shí)驗(yàn)，他們應(yīng)改動(dòng)電路才行，這一改動(dòng)是將電流表的量程改成0～3A．
（4）乙小組同學(xué)們率先完成了本次實(shí)驗(yàn)，他們作出的I-R圖象如圖丙所示，你從圖象中獲得的信息是：電壓一定，電流跟電阻成反比．
（5）乙小組同學(xué)余興未了，討論實(shí)驗(yàn)桌上的器材，認(rèn)為還可以完成多個(gè)測量性和探究性實(shí)驗(yàn)，他們列舉如下：①組成串聯(lián)電路；②用電流表測電流；③探究串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)；④探究并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)；⑤探究電流產(chǎn)生的熱量與電流的定性關(guān)系；⑥并聯(lián)電路的電壓關(guān)系．
請你幫助乙小組同學(xué)在⑥處填入一個(gè)還可完成的實(shí)驗(yàn)…

Answer 1

分析 （1）探究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，電流表與電阻串聯(lián)，電壓表與電阻并聯(lián)，滑動(dòng)變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中；
（2）滑動(dòng)變阻器要接一上一下兩個(gè)接線柱，如果滑動(dòng)變阻器同時(shí)接下面兩個(gè)接線柱，滑動(dòng)變阻器阻值全部接入電路，成為定值電阻，電路電阻很大，電流很��；
（3）探究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，應(yīng)保持定值電阻兩端的電壓不變即電壓表的示數(shù)不變，當(dāng)小電阻替換大電阻時(shí)，定值電阻分得的電壓減小，要使電壓表的示數(shù)不變應(yīng)減小滑動(dòng)變阻器分得的電壓，根據(jù)歐姆定律求出定值電阻為R₄時(shí)電流表的示數(shù)，然后確定改動(dòng)的電路；
（4）分析圖丙中圖象，曲線上每一點(diǎn)對應(yīng)的電流和電阻的乘積相等，說明電壓一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流與電阻成反比；
（5）由圖甲中實(shí)驗(yàn)器材可知，選取電源、導(dǎo)線若干和不同的電阻組成并聯(lián)電路，然后利用電壓表測出電阻兩端的電壓探究并聯(lián)電路的電壓關(guān)系．

解答 解：（1）電流表與電阻串聯(lián)，電壓表與電阻并聯(lián)，滑動(dòng)變阻器的任意上方接線柱與電阻串聯(lián)，如下圖所示：

（2）如果滑動(dòng)變阻器同時(shí)接下面兩個(gè)接線柱A、B，滑動(dòng)變阻器阻值全部接入電路，滑動(dòng)變阻器被成為定值電阻，無論怎樣移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，電表示數(shù)都不變，且電路中的電流較小；
（3）由R₁、R₂進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，電壓表的示數(shù)保持4V不變，則電阻R₂換成R₃、R₃換成R₄時(shí)，因保持電壓表的示數(shù)為4V不變；
當(dāng)電阻R₂換成R₃時(shí)，定值電阻的阻值減小，分得的電壓減小，滑動(dòng)變阻器分得的電壓增大，
要使電壓表的示數(shù)不變，應(yīng)減小變阻器分得的電壓，即滑片向A端移動(dòng)減小接入電路中的電阻，知道電壓表的示數(shù)為4V為止；
圖乙中，電流表的量程為0～0.6A，當(dāng)將R₃換成R₄后，電流表的示數(shù)I=$\frac{{U}_{V}}{{R}_{4}}$=$\frac{4V}{5Ω}$=0.8A＞0.6A，
則電路中的改動(dòng)是：將電流表的量程改成0～3A；
（4）分析圖丙圖象，曲線上每點(diǎn)對應(yīng)的電流和電阻的乘積都等于4V，說明電壓一直保持在4V，此時(shí)導(dǎo)體中的電流與電阻成反比，
故可得結(jié)論：電壓一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體的電阻成反比；
（5）利用圖甲中的電源、導(dǎo)線若干和不同的電阻組成并聯(lián)電路，然后利用電壓表測出電阻兩端的電壓探究并聯(lián)電路的電壓關(guān)系．
故答案為：
（1）實(shí)物圖的連接如上圖所示；
（2）滑動(dòng)變阻器接法錯(cuò)誤（變阻器電阻線全部接入電路）；
（3）A；電壓表的示數(shù)仍為4V；將電流表的量程改成0～3A； 
（4）成反比；
（5）并聯(lián)電路的電壓關(guān)系．

點(diǎn)評 本題考查了探究電流與電阻的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，涉及到實(shí)物電路圖的連接、電路故障的判斷、滑動(dòng)變阻器的使用和電路圖的設(shè)計(jì)等，關(guān)鍵是會(huì)利用控制變量法，這也是本題的重點(diǎn)．