Question

5．在“探究電壓一定，電流與電壓、電阻的關系”實驗中，實驗室提供的實驗器材有：電源一個（兩端電壓恒為3V），電流表、電壓表各一個，開關一個，五個定值電阻（阻值分別為：4Ω、6Ω、10Ω、15Ω和25Ω），兩只滑動變阻器（甲“15Ω  1A”和乙“20Ω  0.3A”），導線若干．實驗前電壓表和電流表已調零，實驗時用導線a、b、c、d、e、f和g按如圖1所示方式連接電路．

（1）閉合開關前，應把滑動變阻器的滑片調到A端（選填：“A”或“B”）
（2）閉合開關，調節(jié)滑動變阻器的滑片，結果電流表有示數(shù)，電壓表示數(shù)始終為零，則可能是導線e出現(xiàn)斷路．
（3）故障排除后，小明先探究“電流與電壓的關系”，他將10Ω的定值電阻接入電路中，調節(jié)滑片，測出幾組電流、電壓值，并將其描在坐標系中，如圖2所示
①請在圖中作出I-U圖象；
②通過分析圖象，可以得出結論：電阻一定時，通過導體的電流與導體兩端的電壓成正比．
（4）在探究“電流與電阻的關系”時，小明先將25Ω的定值電阻接入電路，閉合開關，移動滑動變阻器的滑片，使電壓表的示數(shù)為2V．并記下相應的電流值；然后改接15Ω的電阻，此時滑片應向B端滑動（選填：“A”或“B”）．為了用五個定值電阻分別進行實驗，他應該選擇的一個滑動變阻器是甲（選填：“甲”或“乙”）．

Answer 1

分析 （1）閉合開關前，滑片應該處于最大阻值處；
（2）電流表有示數(shù)，說明電阻、電流表、電源組成的電路是通路，電壓表示數(shù)為0，有三種原因：
一是電壓表并聯(lián)的那部分短路；二是電壓表處斷路；三是電壓表并聯(lián)以外的地方斷路．根據(jù)這三種原因分析故障．
（3）①據(jù)圖中的點用平滑的曲線連接即可；②據(jù)圖象的特點分析即可判斷；
（4）根據(jù)圖象分析電流與電阻間的關系；用小電阻替換大電阻后，電阻分壓變小，電壓表示數(shù)變小，為保持電阻兩端電壓不變，應減小滑動變阻器接入電路的阻值，減小滑動變阻器的分壓，使定值電阻兩端電壓變大，以便保持電阻兩端電壓不變；根據(jù)出定值電最小時的電路電流，由串聯(lián)電路特點，然后選擇滑動變阻器．

解答 解：（1）閉合開關前，應把滑動變阻器的滑片調到最大阻值處，即滑片處于A端；
（2）閉合開關，調節(jié)滑動變阻器的滑片，結果電流表有示數(shù)，電壓表示數(shù)始終為零，則可能是導線e發(fā)生斷路；
（3）①據(jù)圖中的點用平滑的曲線連接即可，錯誤的數(shù)據(jù)不能連入，故第三個點不能連入該圖，如下圖所示：

②據(jù)上表中的圖象可知：電阻一定時，通過導體的電流與導體兩端的電壓成正比；
（4）用25Ω的電阻做完實驗后，然后將15Ω的電阻接入電路，定值電阻分壓變小，電壓表的示數(shù)將變小，
為保持電阻兩端電壓不變，由電路圖可知，應向B端移動滑片，減小滑動變阻器接入電路的阻值，減小滑動變阻器分壓，增大定值電阻兩端電壓，故滑片應該向B移動；
當定值電阻25Ω接入電路中時，電壓表的示數(shù)為2V，則電路中的電流為I=$\frac{2V}{25Ω}$=$\frac{2}{25}$A，此時滑動變阻器應該接入的阻值為R′=$\frac{3V-2V}{\frac{2}{25}A}$=12.5Ω；
而當接入4Ω電阻時，電路中的電流為I=$\frac{2V}{4Ω}$=0.5A＞0.3A，綜合上述，可知應該選擇規(guī)格為“15Ω 1A”；
故答案為：（1）A； （2）e；（3）①見上圖；②電阻一定時，通過導體的電流與導體兩端的電壓成正比；（4）B；甲．

點評 本題考查了電壓表和滑動變阻器的連接、串聯(lián)電路的分壓特點等，關鍵是分析是利用歐姆定律進行定性的分析．