Question

1．某校興趣小組同學想探究“一段電路中的電流跟電阻的關系”．設計了如圖（a）所示的電路圖．

（1）連接電路時開關要斷開．用筆畫代替導線，請根據興趣小組設計的電路圖（a），把圖（b）中實物圖連接完整．
（2）若閉合開關后，若無論怎樣移動滑片，發(fā)現電壓表有示數，而電流表無示數，造成這種現象的原因可能是電阻R開路．
（3）排除故障后通過實驗，該興趣小組測得4組數據，如表所示，其中第4次實驗時電流表指針位置如圖（c）所示，請把測得的電流數值填入表格中．

實驗 序號	電壓 U/V	電阻 R/Ω	電流 I/A
1	2	4	0.5
2	2	5	0.4
3	2	8	0.25
4	2	10	0.2

（4）在此探究過程中，當E、F兩點間的電阻由4Ω更換為5Ω后，為了探究上述問題，你認為應該采取的操作是D
A．閉合開關，讀出電流表示數
B．閉合開關，將滑動變阻器滑片適當向左移
C．改變電壓表、電流表量程
D．閉合開關，將滑動變阻器滑片適當向右移
（5）從該實驗中可得出什么結論？電壓一定時，通過導體的電流與導體的電阻成反比．（用文字表述）
（6 ）如將電路圖中的電阻R換成小燈泡（U_額=2.5V）來測量小燈泡的電阻，實驗中測得5組實驗數據中，并計算得出電阻值．結果發(fā)現，實驗中測得的電阻的值是變化的，你認為電阻值變化的主要原因是：燈絲電阻隨溫度的升高而增大．若電源電壓U=4V，為了完成這5次實驗，應該選取最大阻值不小于35Ω的滑動變阻器．

實驗次數	1	2	3	4	5
電壓U/V	2.5	2.0	1.5	1.0	0.5
電流I/A	0.24	0.22	0.19	0.16	0.10

Answer 1

分析 （1）在電路的連接過程中為了避免出現短路現象，燒壞用電器，開關在連接過程中應該是斷開的；
掌握實物電路的連接，特別注意電流表、電壓表和滑動變阻器的接法，電壓表應與電阻并聯，連接滑動變阻器時，要“一上一下”的原則；
（2）掌握斷路和短路的區(qū)別：斷路時電路中無電流，用電器不工作，斷開處的電壓等于電源電壓；短路時被短路的用電器不工作，兩端無電壓，但電路中會有電流；
（3）在進行電流表的讀數時，首先確定電流表的量程和分度值；
（4）根據串分壓的知識判斷出電壓表的變化，從而判斷出滑動變阻器阻值的變化及滑片的移動方向；
（5）掌握電流與電阻的關系，在寫結論時，注意控制的變量；
（6）分析五次電壓（或電流）與電阻之間的關系得出規(guī)律，然后分析燈泡實際功率之間的關系得出燈泡電阻與溫度之間的關系；
根據串聯電路的電壓特點求出滑動變阻器兩端的電壓，利用串聯電路的電流特點和歐姆定律求出滑動變阻器接入電路中的阻值即可得出滑動變阻器最小的最大阻值．

解答 解：（1）連接電路時，為了保護電路，避免出現短路現象，燒壞用電器，開關必須處于斷開狀態(tài)．
采用“電流流向法”，電流從電源正極出發(fā)，依次將電流表、定值電阻、開關、滑動變阻器串聯起來，電壓表并聯在定值電阻的兩端，滑動變阻器注意“一上一下”原則，
所以只需要把開關與滑動變阻器上面（C或D）接線柱連接即可，如下圖所示：

（2）因為電流表無示數，所以電路發(fā)生了斷路，又電壓表有示數，所以與電壓表并聯的電阻發(fā)生了斷路．
（3）電流表接的是0～0.6A的量程，分度值為0.02A，此時電流表的示數為0.2A．
（4）電阻由4Ω更換為5Ω后，根據串分壓的知識，電阻兩端的電壓會增大，則應增大滑動變阻器的阻值，將滑動變阻器滑片適當向右移，使電阻兩端的電壓仍為2V．
故選：D．
（5）由表格中數據知，電壓一定時，電阻增大為原來的幾倍，導體中的電流便減為原來的幾分之一，可知在電壓一定時，導體中的電流與導體的電阻成反比．
（6）由表中數據可知，電壓（或電流）越大，燈絲電阻越大；當電壓增大時，燈泡的實際功率變大，燈絲的溫度升高，電阻變大，故得到燈絲的電阻隨溫度升高而增大．
當燈泡兩端的電壓U_L=0.5V時，滑動變阻器接入電路中的電阻最大，
根據串聯電路中總電壓等于各分電壓之和，
滑動變阻器兩端的電壓U_滑=U-U_L=4V-0.5V=3.5V，
根據串聯電路中各處的電流相等，I_滑=I_L=0.10A，
滑動變阻器接入電路中的電阻R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{滑}}$=$\frac{3.5V}{0.10A}$=35Ω，
故滑動變阻器的最大阻值不小于35Ω．
故答案為：（1）斷開；見上圖；（2）電阻R開路；（3）0.2；（4）D；
（5）電壓一定時，電流與電阻成反比．（6）燈絲電阻隨溫度的升高而增大；35Ω．

點評 本題考查了實物電路的連接、滑動變阻器的正確使用、電流表的讀數、實驗結論的總結、串聯電路的特點和歐姆定律的應用，關于電路的連接方法及注意的問題，是電學中的基礎，應掌握熟練；
電流與電壓和電阻有關，所以在探究過程中應用到控制變量法．關鍵是會根據燈泡的額定電壓確定電壓表的量程和知道電壓表的示數最小時滑動變阻器接入電路中的電阻最大．