Question

9．小良同學(xué)利用如圖甲所示的電路探究“電流跟電阻的關(guān)系”．已知電源電壓為6V且保持不變，實(shí)驗(yàn)用到的電阻阻值分別為5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω．

（1）請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線，把如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)電路補(bǔ)充完整．
（2）連接好電路后，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器滑片滑到A（填“A”或“B”）端．定值電阻接入電路后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表有示數(shù)而電壓表無示數(shù)，則電路中的故障可能是定值電阻R₁短路（寫出一種）．
（3）小良同學(xué)一共做了三次實(shí)驗(yàn)，先分別將5Ω和10Ω的電阻接上時(shí)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器到某一位置，記錄下對(duì)應(yīng)的電流表示數(shù)，又將15Ω的電阻接上，直接讀出電流表的讀數(shù)并進(jìn)行記錄，如圖乙所示為接15Ω電阻時(shí)電流表的示數(shù)為0.24A，可是將實(shí)驗(yàn)的實(shí)際數(shù)據(jù)填入上表，分析上表中數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)其結(jié)論與歐姆定律不相符，原因是沒有控制電壓表示數(shù)不變．

次數(shù)	電阻（Ω）	電流（A）
1	5	0.40
2	10	0.20
3	15

（4）發(fā)現(xiàn)問題并改正后，小良同學(xué)重做實(shí)驗(yàn)，當(dāng)把電阻由10Ω換成15Ω時(shí)，保持滑片的位置不變，則電壓表的示數(shù)會(huì)變大 （選填“變大”、“不變”或“變小”），為了保持電壓表的示數(shù)不變，他接下來的操作應(yīng)將滑片向A（選填“A”或“B”）端移動(dòng)才能正確完成探究實(shí)驗(yàn)．
（5）小良同學(xué)在探究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，電源電壓保持不變，他不斷改變電阻的阻值，如正確操作的話，應(yīng)可以繪制I-R坐標(biāo)圖應(yīng)如圖中的D圖．

（6）為完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)，應(yīng)選取D滑動(dòng)變阻器．
A．20Ω  2A           B．20Ω  0.5A         C．50Ω  0.3A       D．50Ω  0.5A
（7）空閑之余，小良仍用前面實(shí)驗(yàn)用的電源，又做了幾次實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)保持滑動(dòng)變阻器的滑片在某一位置不動(dòng)，有了新的發(fā)現(xiàn)：可以將電流表改成直接讀出電阻值的歐姆表，請(qǐng)你幫他刻出0.10A處標(biāo)為50Ω．

次數(shù)	1	2	3	4	5
電阻R/Ω	5	10	15	20
電流I/A	0.40	0.30	0.24	0.20	0.10

Answer 1

分析 （1）先確定電壓表量程，再將電壓表并聯(lián)在定值電阻兩端連接好電路；
（2）為保護(hù)電路，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器滑片滑到阻值最大處；根據(jù)電流表和電壓表有示數(shù)進(jìn)行分析具體原因；
（3）根據(jù)電流表量程和分度值讀出示數(shù)；分析表中數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)其結(jié)論與歐姆定律不相符，原因是沒有控制電壓表示數(shù)不變；
（4）將10Ω電阻換成15Ω電阻，根據(jù)分壓原理，確定電壓表示數(shù)的變化；研究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，應(yīng)控制電阻的電壓不變，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律和分壓原理確定滑片移動(dòng)的方向；
（5）電壓一定時(shí)，電流與電阻成反比，據(jù)此判斷；
（6）根據(jù)串聯(lián)分壓特點(diǎn)進(jìn)行分析解答；
（7）根據(jù)電源電壓和滑動(dòng)變阻器的阻值不變結(jié)合歐姆定律及串聯(lián)電路的電流、電壓特點(diǎn)得出0.1A時(shí)的電阻值．

解答 解：（1）根據(jù)題意，電壓表應(yīng)該選0～3V量程，將電壓表并聯(lián)在定值電阻兩端連接電路如下圖：

（2）為保護(hù)電路，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器滑片滑到阻值最大處，即A端；電流表有示數(shù)，電壓表無示數(shù)，說明與電壓表并聯(lián)部分發(fā)生短路，即定值電阻R₁短路；
（3）由乙圖知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.24A；分析表中數(shù)據(jù)可知，小良將15Ω的電阻接上時(shí)，沒有移動(dòng)滑片，使電壓表示數(shù)保持不變，故結(jié)論與歐姆定律不相符；
（4）將10Ω電阻換成15Ω電阻，根據(jù)分壓原理，定值電阻的電壓變大，故電壓表示數(shù)變大；要控制電壓表示數(shù)不變，應(yīng)減小電壓表的示數(shù)而增大變阻器的電壓，根據(jù)分壓原理，應(yīng)增大滑動(dòng)變阻器連入電路中的阻值，將滑片向A端滑動(dòng)，才能正確完成探究實(shí)驗(yàn)；
（5）根據(jù)歐姆定律可知，電壓一定時(shí)，電流與電阻成反比，故繪制I-R坐標(biāo)圖應(yīng)如D圖；
（6）由題意可知，電阻兩端的電壓為2V，則滑動(dòng)變阻器兩端的電壓為4V，當(dāng)25Ω的電阻接上時(shí)，根據(jù)串聯(lián)分壓特點(diǎn)可知，此時(shí)滑動(dòng)變阻器的阻值應(yīng)為50Ω，又因?yàn)楫?dāng)5Ω的電阻接上時(shí)，電流為0.4A，
故應(yīng)選擇“50Ω 0.5A”的滑動(dòng)變阻器；
（7）根據(jù)電源電壓和滑動(dòng)變阻器的阻值不變，由表格中1、2數(shù)據(jù)知：I₁（R_滑+R₁）=I₂（R_滑+R₂），即0.4A×（R_滑+5Ω）=0.3A×（R_滑+10Ω），解得R_滑=10Ω，
由表格中數(shù)據(jù)值，I₅=0.1A，則R_總=$\frac{U}{{I}_{5}}$=$\frac{6V}{0.1A}$=60Ω，則阻值R₅=R_總-R_滑=60Ω-10Ω=50Ω．
故答案為：（1）如圖；（2）A；定值電阻R₁短路；（3）0.24；沒有控制電壓表示數(shù)不變；（4）變大；A；（5）D；（6）D；（7）50．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了連接實(shí)物電路圖、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、電表讀數(shù)、實(shí)驗(yàn)器材選擇等問題，難度較大，但需認(rèn)真、細(xì)心分析．