Question

11．在“探究一定電壓下，電流與電阻的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，老師提供的實(shí)驗(yàn)器材有：電源（電壓恒為6V），電流表、電壓表各一個(gè)，開關(guān)一個(gè)，四個(gè)定值電阻（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω），兩只滑動(dòng)變阻器（規(guī)格分別為“20Ω  2A”、“50Ω 1A”），導(dǎo)線若干．

（1）請(qǐng)根據(jù)圖甲的電路圖用筆畫線將圖乙實(shí)物圖連接完整（要求滑動(dòng)變阻器向右移動(dòng)時(shí)，電路中的電流變小）．
（2）實(shí)驗(yàn)前，開關(guān)必須斷開，滑動(dòng)變阻器必須移到F處（此空選填：“E或者F”）．
（3）小波實(shí)驗(yàn)時(shí)，在a、b間先接入5Ω的電阻，閉合開關(guān)，移動(dòng)滑片P，記錄下電壓表的示數(shù)和相應(yīng)的電流值；再改接10Ω的電阻，此時(shí)滑片P應(yīng)向F（選填“左”或“右”）端移動(dòng)，小波移動(dòng)變阻器滑片P的目的是：保持定值電阻兩端電壓不變．
（4）電路連接無(wú)誤后，閉合開關(guān)，電流表指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，電壓表指針有偏轉(zhuǎn)，請(qǐng)幫她找出故障的原因（填下列故障原因的代號(hào)）C
A．電阻R短路    B．滑動(dòng)變阻器短路      C．電阻R斷路     D滑動(dòng)變阻器斷路
（5）小波為完成了五個(gè)定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖丙所示的電流I隨電阻R變化的圖象．他應(yīng)選擇的滑動(dòng)變阻器規(guī)格是“50Ω1A”，由此得到的結(jié)論電壓一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流與電阻成反比
（6）若要探究電流與電壓的關(guān)系，應(yīng)控制電阻不變，與此實(shí)驗(yàn)方法相同的實(shí)驗(yàn)還有：探究液體內(nèi)部的壓強(qiáng)大小與深度的關(guān)系 （列舉一例）．

Answer 1

分析 （1）電流表應(yīng)與被電路串聯(lián)，電壓表應(yīng)與被測(cè)電路并聯(lián)，根據(jù)題中數(shù)據(jù)選擇合適量程，滑動(dòng)變阻器向右移動(dòng)時(shí)，電路中的電流變小，表明向右移動(dòng)，其接入電路的電阻變大，據(jù)此作圖；
（2）為保護(hù)電路，連接電路的過(guò)程中，開關(guān)須斷開，滑動(dòng)變阻器必須移到最大阻值處；
（3）根據(jù)串分壓的知識(shí)，先判斷出改接后電壓表的示數(shù)變化，然后判斷滑片的移動(dòng)方向；
（4）電流表指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，電路斷路，電壓表有偏轉(zhuǎn)，電壓表與電源接通，電阻斷路．
（5）根據(jù)串分壓的知識(shí)，當(dāng)電阻值為25Ω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．
（6）電流與電壓和電阻有關(guān)，探究電流和電壓的關(guān)系，需控制電阻不變，改變電阻兩端的電壓；實(shí)驗(yàn)中采用的方法是控制變量法，據(jù)答解題．

解答 解：（1）電流表應(yīng)與R串聯(lián)，電壓表應(yīng)與R并聯(lián)，由圖丙可知，電路的最大電流為0.5A，R兩端的電壓為2.5V保持不變，因此電流表采用0-0.6A量程，電壓表采用0-3V量程，滑動(dòng)變阻器向右移動(dòng)時(shí)，電路中的電流變小，表明向右移動(dòng)，其接入電路的電阻變大，由圖可知，應(yīng)采用E接線柱E，如圖1；
（2）為保護(hù)電路，連接電路的過(guò)程中，開關(guān)須斷開，為防止電路的電流過(guò)大而損壞電路設(shè)備，在開關(guān)閉合之前，滑動(dòng)變阻器的滑片必須移到最大阻值處，由圖可知，應(yīng)移至F處；
（3）將5Ω的電阻換成了10Ω的電阻時(shí)，串聯(lián)電路的總電阻變大，根據(jù)歐姆定律可知電路中電流變小，滑動(dòng)變阻器分得的電壓變小，電阻分得的電壓變大；要探究電流和電阻之間關(guān)系，必須保持電阻兩端的電壓不變，即與電阻并聯(lián)的電壓表示數(shù)不變，所以應(yīng)調(diào)節(jié)滑片向F移動(dòng)，其目的保持定值電阻兩端電壓不變．
（4）A、電壓表有偏轉(zhuǎn)，由圖可知，R與電壓表并聯(lián)，如R短路，則電壓表的示數(shù)為零，故A不符合題意；
B、變阻器串聯(lián)在電路中，如變阻器短路，則電壓表、電流表均有示數(shù)，故B不符合題意；
C、由圖可知，R與電壓表并聯(lián)，與電流表串聯(lián)，如R斷路，則電路中沒(méi)有電流，即電流表的示數(shù)為零，電壓表則串聯(lián)在電路中，由于其內(nèi)部電阻特點(diǎn)大，故其示數(shù)接近于電源電壓，故C符合題意；
D、變阻器串聯(lián)在電路中，如變阻器斷路，則電壓表、電流表均無(wú)示數(shù)，故D不符合題意；
故選C；
（5）根據(jù)串聯(lián)分壓的知識(shí)，當(dāng)電阻R=25Ω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；
R_總=$\frac{{U}_{總}(cāng)}{I}$$\frac{6V}{0.1A}$=60Ω；
所以R_滑=R_總-R=60Ω-25Ω=35Ω＞20Ω，故應(yīng)選擇“50Ω 1A”的變阻器；
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不變都等于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；
（6）電流與電壓和電阻有關(guān)，探究電流和電壓的關(guān)系，應(yīng)采用控制變量法，控制電阻不變，改變電壓，觀察電流的變化；探究液體內(nèi)部的壓強(qiáng)大小與深度的關(guān)系時(shí)，須控制液體的密度相同，也采用了控制變量法．
故答案為：（1）如圖1；（2）斷開；F；（3）F；保持定值電阻兩端電壓不變；
（4）C；（5）電壓一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流與電阻成反比；（6）電阻；探究液體內(nèi)部的壓強(qiáng)大小與深度的關(guān)系．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了探究電流跟電阻關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，探究的方法是控制變量法；并且能夠根據(jù)題目數(shù)據(jù)選擇合適的滑動(dòng)變阻器，考查了對(duì)歐姆定律的應(yīng)用，同時(shí)考查了電路故障的分析，綜合性較強(qiáng)．