Question

19．小美利用如圖甲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）請根據(jù)圖甲的電路圖將圖乙實(shí)物圖補(bǔ)充完整．
（2）實(shí)驗(yàn)中多次改變R的阻值，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電壓表示數(shù)保持不變，記下電流表的示數(shù)，得到如圖丙I-R圖象．
①由實(shí)驗(yàn)圖象可得出的結(jié)論：電壓一定時(shí)，通過導(dǎo)體的電流與它的電阻成反比．
②上述實(shí)驗(yàn)中，小明利用5Ω的電阻完成試驗(yàn)后，接下來的操作是：將10Ω的電阻接入電路中，閉合開關(guān)，向左（選填“左”“右”）移動(dòng)滑片，使電壓表示數(shù)為2.5V，讀出電流表的示數(shù)．
（3）為完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)，根據(jù)上述定值電阻，應(yīng)選擇最大阻值至少為35Ω的滑動(dòng)變阻器，若實(shí)驗(yàn)室只有標(biāo)有“50Ω 0.3A”的滑動(dòng)變阻器，上述定值電阻中有1個(gè)不能夠完成上述試驗(yàn)．
（4）小勇接著又找來小燈泡，利用原電路進(jìn)行“測量燈泡電阻大小”的實(shí)驗(yàn)．
①小勇調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，進(jìn)行多次試驗(yàn)，每次得到燈泡的電阻不同，于是他求出了燈泡電阻的平均值作為燈泡的電阻，你認(rèn)為他的做法是錯(cuò)誤（選填“對”“錯(cuò)”），理由是：燈絲電阻受溫度的影響
②小勇同學(xué)利用實(shí)驗(yàn)室其他器材，連成如圖丁電路圖，若電源電壓保持不變，電路完好，閉合開關(guān)S，當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片P在兩端點(diǎn)間移動(dòng)時(shí)，電壓表V₁的示數(shù)為U₁，電壓表V₂的示數(shù)為U₂，電流表的示數(shù)為I，滑動(dòng)變阻器介入電路中的阻值為R，電路的總功率為P，則他們之間的關(guān)系下列正確的是A．

Answer 1

分析 （1）進(jìn)行實(shí)物圖的連接，注意電流表、電壓表和滑動(dòng)變阻器的接法，電壓表與電阻并聯(lián)，滑動(dòng)變阻器要接一上一下；
（2）①根據(jù)圖象分析電流和電阻的關(guān)系：電壓一定，電流和電阻成反比；②根據(jù)圖乙確定一組電流和電阻值，根據(jù)U=IR計(jì)算出電壓；換用較大的電阻后，根據(jù)串分壓的關(guān)系，電壓表的示數(shù)會(huì)變大，則應(yīng)增大滑動(dòng)變阻器的阻值減小電阻兩端的電壓，保持電壓表的示數(shù)不變．
（3）由圖3找出實(shí)驗(yàn)時(shí)電路的最小電流，由串聯(lián)電路的特點(diǎn)及歐姆定律求出此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，據(jù)此確定滑動(dòng)變阻器的最大阻值．
（4）①燈絲電阻受溫度的影響；②根據(jù)圖象分析；

解答 解：（1）將電壓表與電阻并聯(lián)，滑動(dòng)變阻器已接了下面一個(gè)接線柱，可再接上面任意一個(gè)接線柱，如圖所示：
；
（2）①由圖象知，電壓一定時(shí)，電流和電阻成反比；
②由圖象知，當(dāng)R=5Ω時(shí)，電流表的示數(shù)為0.5A，所以電阻兩端的電壓U=IR=0.5A×5Ω=2.5V，在整個(gè)過程中，R兩端的電壓保持2.5V不變；
將5Ω的電阻換為10Ω后，電壓表的示數(shù)變大，本實(shí)驗(yàn)的前提是控制電壓表示數(shù)不變，所以應(yīng)減小電壓表的示數(shù)，增大滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，所以應(yīng)增大滑動(dòng)變阻器的阻值，將滑片向左滑動(dòng)，保持電壓表的示數(shù)為2.5V，并讀出電流表的示數(shù)．
（3）由圖丙可知：電路的最小電流為0.1A，電阻R的最大阻值為25Ω；
則定值電阻兩端的電壓為U=IR=0.1A×25Ω=2.5V；
滑動(dòng)變阻器兩端的電壓為：U'=6V-2.5V=3.5V；
則滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值：R'=$\frac{U'}{I}$=$\frac{3.5V}{0.1A}$=35Ω；即滑動(dòng)變阻器的最大阻值至少為35Ω；
由“50Ω 0.3A”的滑動(dòng)變阻器規(guī)格可知，電路的最大電流I=0.3A；
所以，定值電阻的最小阻值為：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.3A}$≈8.3Ω，則5Ω的電阻不能完成實(shí)驗(yàn)，其余電阻能完成實(shí)驗(yàn)；
（4）①燈絲電阻受溫度的影響，燈絲電阻是變化的，故小勇的做法是錯(cuò)誤的；
②A、由公式P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，電路的總電阻變大，電壓不變，總功率變小，故A正確；
B、電壓表V₁的示數(shù)為U₁，當(dāng)電路中的電流為0時(shí)，V₁的示數(shù)也為0；而圖中電流為0時(shí)，V₁的示數(shù)不為0，故B錯(cuò)誤；
C、電壓表V₁測的是R₁兩端的電壓，當(dāng)U₁變大時(shí)，由I=$\frac{U}{R}$可知電路中的電流是變大的，由公式P=UI可知，電路的總功率變大，該圖不滿足這個(gè)規(guī)律，故C錯(cuò)誤；
D、在串聯(lián)電路中，電源電壓等于各部分電壓之和，即U=U₁+U₂；當(dāng)電壓表V₂的示數(shù)最大時(shí)，電壓表V₁也有一定的數(shù)值，該圖不滿足這個(gè)規(guī)律，故D錯(cuò)誤．
故答案為：（1）見上圖；
（2）①電壓一定時(shí)，通過導(dǎo)體的電流與它的電阻成反比；②左；2.5．
（3）35；1；（4）①錯(cuò)誤；燈絲電阻受溫度的影響；②A．

點(diǎn)評 本題是探究電流跟電阻關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)探究考查了電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器的使用、分析圖象獲取信息的能力，綜合性較強(qiáng)，但需認(rèn)真、細(xì)心分析．