Question

9．在“探究通過導(dǎo)體的電流與電壓和電阻的關(guān)系”實驗中，有如下器材：電壓表、電流表、滑動阻器、開關(guān)、兩干電池定值電阻R（分別為5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω）、導(dǎo)線若干．小明在實驗時連接的電路如圖甲所示．

（1）請按圖甲所示電路將圖乙中實物圖連接完整
（2）在探究“電流與電壓的關(guān)系”實驗中：
①閉合開關(guān)前，要將滑動變阻器滑片移至左（填“左”或“右”）端；電路中滑動變阻器起到保護(hù)電路元件安全和改變電阻兩端電壓，進(jìn)行多次測量的作用；
②閉合開關(guān)S，無論如何移動滑動變阻器的滑片P，發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)幾乎為零，電壓表示數(shù)約為3V，此時，電路出現(xiàn)的故障可能是R處斷路；小明排除故障后繼續(xù)實驗．
（3）在探究“電流與電阻的關(guān)系”實驗中：
①電路中滑動變阻器起到保護(hù)電路元件安全和控制電阻R兩端電壓不變的作用；
②小明先將R=10Ω的電阻接入，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，直到電壓表示數(shù)為2.5V，記下電流表示數(shù)；接著在滑動變阻器的滑片位置不變，把R換為15Ω的電阻時，應(yīng)向A（填“A”或“B”）方向移動滑動變阻器的滑片P，才能使電壓表示數(shù)為2.5V，同時記下電流表的示數(shù)；
③若要使所給的5個定值電阻分別接入電路中都能正常進(jìn)行實驗，應(yīng)該選取至少標(biāo)有5Ω的滑動變阻器；
④根據(jù)多次測量數(shù)據(jù)描繪出電流隨電阻變化的曲線如圖乙所示，小明由圖象得出的結(jié)論是：電壓一定時，電流與電阻成反比．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗電路圖連接實物圖，連接電路時要注意：滑動變阻器的接法，電表正負(fù)接線柱不要接反．
（2）①連接過程中，開關(guān)應(yīng)斷開，閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑片移至最大阻值處；
滑動變阻器的作用一般有保護(hù)電路和改變電路電流或改變被測電阻兩端電壓；
②若電流表幾乎無示數(shù)，電壓表示數(shù)等于電源電壓，則可能是因為與電壓表并聯(lián)的電路斷路造成；
（3）①探究電流與電阻的關(guān)系時，需利用滑動變阻器保持電阻兩端電壓不變；
②根據(jù)串聯(lián)電路分壓的知識判斷滑片移動的方向；
③根據(jù)串聯(lián)電路分壓的特點判斷定值電阻阻值與滑動變阻器接入電路阻值的關(guān)系，據(jù)此判斷；
④根據(jù)圖象分析得出電流與電阻的反比例關(guān)系．

解答 解：（1）根據(jù)實驗電路圖連接實物電路圖，電路圖如圖所示：

（2）在探究“電流與電壓的關(guān)系”實驗中：
①閉合開關(guān)前，要將滑動變阻器滑片移至左端；電路中滑動變阻器起到保護(hù)電路元件安全和改變電阻兩端電壓，進(jìn)行多次測量的作用；
②閉合開關(guān)S，無論如何移動滑動變阻器的滑片P，發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)幾乎為零，電壓表示數(shù)約為3V，此時，電路出現(xiàn)的故障可能是 R處斷路；
（3）在探究“電流與電阻的關(guān)系”實驗中：
①電路中滑動變阻器起到保護(hù)電路元件安全和控制電阻R兩端電壓不變的作用；
②小明先將R﹦10Ω的電阻接入，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，直到電壓表示數(shù)為2.5V，記下電流表示數(shù)；接著在滑動變阻器的滑片位置不變，把R換為15Ω的電阻時，應(yīng)向A方向移動滑動變阻器的滑片P，才能使電壓表示數(shù)為2.5V，同時記下電流表的示數(shù)；
③由圖示電路圖可知，電源電壓為1.5V×2=3V，由圖示圖象可知，電阻兩端電壓為U=0.5A×5Ω=2.5V，滑動變阻器兩端電壓為：U_滑=U-U_R=3V-2.5V=0.5V，由串聯(lián)電路電流I處處相等，定值電阻與滑動變阻器接入電路的阻值之比：$\frac{R}{{R}_{滑}}$=$\frac{\frac{UR}{I}}{\frac{{U}_{滑}}{I}}$=$\frac{{U}_{R}}{{U}_{滑}}$=$\frac{2.5V}{0.5V}$=$\frac{5}{1}$，則R_滑=$\frac{1}{5}$R，即：定值電阻阻值是滑動變阻器接入電路阻值的5倍，
使所給的5個定值電阻“5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω”分別接入電路中都能正常進(jìn)行實驗，當(dāng)定值電阻為25Ω時，滑動變阻器接入電路的阻值最大，為：R_滑最大=$\frac{1}{5}$R=$\frac{1}{5}$×25Ω=5Ω，若要使所給的5個定值電阻分別接入電路中都能正常進(jìn)行實驗，滑動變阻器最大阻值至少為5Ω，則應(yīng)該選取至少標(biāo)有5Ω的滑動變阻器；
④根據(jù)多次測量數(shù)據(jù)描繪出電流隨電阻變化的曲線如圖2所示，小明由圖象得出的結(jié)論是：電壓一定時，電流與電阻成反比．
故答案為：（1）電路圖見解答；（2）①左；改變電阻兩端電壓，進(jìn)行多次測量；②R處斷路；（3）①控制電阻R兩端電壓不變；②A；③5；④電壓一定時，電流與電阻成反比．

點評 本題考查了實驗分析，探究電流與電壓、電阻關(guān)系實驗，要采用控制變量法，應(yīng)用控制變量法分析即可正確解題．