Question

15．在研究“導體電流與電阻關系”的實驗中，同學們利用了阻值分別為5Ω、10Ω、15Ω的定值電阻和變阻器進行了探究，變阻器規(guī)格是“10Ω 1A”，電源電壓4.5V并保持不變．

（1）用筆畫線代替導線，將圖甲中電路連接完整．
（2）閉合開關前，電流表指針如圖乙所示，對電流表的操作應該是調零．正確操作后，閉合開關，發(fā)現(xiàn)電流表指針仍然如圖乙所示，原因是電流表正負接線柱接反了．
（3）先接入15Ω的電阻，調節(jié)滑片時電壓表示數(shù)為3V，觀察到電流表示數(shù)如圖丙所示，則電流表示數(shù)為0.2A；用10Ω電阻代替15Ω電阻接入電路，應將滑片向左端（選填“左”或“右”）移動，才能使電壓表示數(shù)保持3V，并記錄下電流表示數(shù)為0.3A；用5Ω電阻代替10Ω電阻接入電路，正確操作電流表示數(shù)為0.6A．
（4）分析三次的實驗數(shù)據(jù)，可得出電流與電阻的關系是當電壓 一定時，電流與電阻成反比．
（5）王強同學繼續(xù)探究：他用了30Ω的定值電阻代替原來的電阻實驗，發(fā)現(xiàn)無論怎樣移動滑片都不能滿足電壓表示數(shù)為3V，原因是變阻器的最大阻值太��；要使電壓表示數(shù)保持3V，要求變阻器的最大阻值最少為15Ω．

Answer 1

分析 （1）將電壓表并聯(lián)在電阻的兩端；
（2）由圖乙，電流表指針沒有指在零刻度線上，使用電流表前應對電流表進行機械調零，使指針指在零刻度線上；
根據(jù)電流表指針反向偏轉回答；
（3）根據(jù)電流表量程和分度值讀出丙圖中其示數(shù)；研究導體電流與電阻關系中要保持R兩端電壓不變，由此分析10Ω電阻代替15Ω電阻后滑片的移動方向；
（4）根據(jù)三次實驗中電流與對應電阻關系分析得出結論；
（5）根據(jù)串分壓的知識，若電阻增大，分得的電壓將變大，要減小電阻兩端的電壓，需增大滑動變阻器的阻值．

解答 解：（1）將電壓表并聯(lián)在電阻的兩端，如下圖所示：

（2）由圖乙可知，電流表指針沒有指在零刻度線上，應先對電流表調零；電流表指針反向偏轉，說明電流表正負接線柱接反了；
（3）由圖丙可知，電流表的量程為0-0.6A，分度值0.02A，示數(shù)為0.2A；
此時R兩端電壓為3V，因為導體電流與電阻關系中要保持R兩端電壓不變，當用10Ω電阻代替15Ω電阻接入電路，總電阻減小，根據(jù)歐姆定律可知電路中電流變大，滑動變阻器分得的電壓變大，電阻分得的電壓減小，所以應調節(jié)滑片向左移動，減小滑動變阻器接入電路的電阻，使電壓表的示數(shù)保持不變；
（4）三次實驗電阻分別為15Ω、10Ω、5Ω，三次通過的電流分別是0.2A、0.3A、0.6A．每次的電流與電阻和乘積相等，由此可得：電壓一定時，通過導體的電流與導體電阻成反比；
（5）無法使電壓表的示數(shù)達到實驗要求的值，可能由于滑動變阻器的最大阻值太小，把滑動變阻器阻值全部接入電路時，滑動變阻器分得的電壓還是較小，不能使電阻兩端達到要求的值；
電源電壓為4.5V，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，所以變阻器要分去的電壓為4.5V-3V=1.5V，即變阻器的電壓為定值電阻電壓的$\frac{1}{2}$，根據(jù)分壓原理，變阻器連入電路中的電阻為$\frac{1}{2}$×30Ω=15Ω，即變阻器的最大阻值至少為15Ω．
故答案為：（1）如上圖所示；
（2）調零；電流表正負接線柱接反了；
（3）0.2；左；
（4）電壓一定時，電流與電阻成反比；
（5）滑動變阻器的最大阻值太��；15Ω．

點評 本題研究“導體電流與電阻關系”，考查電路的連接、器材的調試、操作過程、數(shù)據(jù)的分析及對器材的要求等知識，綜合性較強．為中考的熱點問題．