Question

為了探究電流與電阻的關(guān)系，老師提供了如下器材：電源（電壓為4.5V）、電流表、電壓表、開(kāi)關(guān)各一個(gè)，兩只滑動(dòng)變阻器（20Ω　2 A、50Ω　1 A），三個(gè)定值電阻（5Ω、10Ω、15Ω），導(dǎo)線(xiàn)若干．
（1）小紅設(shè)計(jì)了如圖1所示的電路，并選擇電源、電流表、電壓表、開(kāi)關(guān)、一個(gè)5Ω的電阻、一只滑動(dòng)變阻器（20Ω　2 A）和若干導(dǎo)線(xiàn)來(lái)連接電路，請(qǐng)你用筆畫(huà)線(xiàn)代替導(dǎo)線(xiàn)，完成實(shí)物圖2的連接（要求：連線(xiàn)不得交叉）；
（2）檢查電路無(wú)誤后，小紅先將變阻器的阻值移到最大，閉合開(kāi)關(guān)，再移動(dòng)滑片使電壓表的示數(shù)為1.5 V，記下此時(shí)電流值．改接10Ω電阻，將變阻器的滑片向______端移動(dòng)，使電壓表的示數(shù)為_(kāi)_____V，記下對(duì)應(yīng)電流值；
（3）當(dāng)小紅改接15Ω的電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)無(wú)論怎樣調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器都無(wú)法使電壓表的示數(shù)符合實(shí)驗(yàn)要求，而電路連接和操作都沒(méi)有問(wèn)題，若要完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)，你會(huì)建議小紅：______．

（4）你認(rèn)為小紅根據(jù)正確的測(cè)量數(shù)據(jù)繪制的I-R圖象（如圖3）是下列中的哪一個(gè)______．

Answer 1

解：（1）滑動(dòng)變阻器串聯(lián)接入電路，電壓表與定值電阻并聯(lián)，電路圖如右圖所示．
（2）定值電阻由5Ω更換為10Ω后，定值電阻分壓變大，大于原來(lái)的電壓，為保持定值電阻兩端電壓不變，由電路圖可知，應(yīng)向左移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，增大滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，增大滑動(dòng)變阻器的分壓，使定值電阻兩端電壓減小到原來(lái)的1.5V，保持電阻兩端電壓不變．
（3）實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)定值電阻是15Ω時(shí)，流過(guò)電路的電流I===0.1A，
滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值應(yīng)為R_滑===30Ω＞20Ω，
大于滑動(dòng)變阻器的最大阻值，因此實(shí)驗(yàn)不能順利進(jìn)行，為使實(shí)驗(yàn)?zāi)茼樌�進(jìn)行，可以跟換最大阻值更大的滑動(dòng)變阻器，如使用規(guī)格為“50Ω1A”的滑動(dòng)變阻器，或使定值電阻兩端的電壓變大，大于2V；
（4）電壓U保持不變，由I=可知，電流I與阻值R成反比，由圖3可知，圖C符合題意．
故答案為：（1）電路圖如圖所示；（2）左；1.5；
（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)使定值電阻電壓為2V或使用規(guī)格為“50Ω 1A”的滑動(dòng)變阻器；（4）C．
分析：（1）由圖2可知，滑動(dòng)變阻器、電壓表連接不完整，把滑動(dòng)變阻器串聯(lián)接入電路，電壓表與定值電阻并聯(lián)．
（2）當(dāng)將電阻由5Ω更換為10Ω后，定值電阻阻值變大，定值電阻分壓變大，滑動(dòng)變阻器分壓變小，為保證電阻兩端電壓不變，應(yīng)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，使滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值變大，使定值電阻兩端電壓保持1.5V不變．
（3）滑動(dòng)變阻器最大阻值太小，滑動(dòng)變阻器的最大分壓太小，定值電阻不能達(dá)到1.5V，為使實(shí)驗(yàn)?zāi)苷�常進(jìn)行，可以更換最大阻值大的滑動(dòng)變阻器或使定值電阻兩端電壓變大．
（4）電阻兩端的電壓不變，由歐姆定律可知，流過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體電阻成反比，反比例函數(shù)圖象能反應(yīng)I與R間的關(guān)系．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了連接電路圖、滑動(dòng)變阻器的調(diào)節(jié)、實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn)、電流與電阻的關(guān)系圖象等問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用了控制變量法，解題時(shí)注意該方法的應(yīng)用．第（3）小題是本題的難點(diǎn)，知道實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)控制定值電阻兩端的電壓不變，分析清楚電路結(jié)構(gòu)、認(rèn)真分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是正確解題的基礎(chǔ)與關(guān)鍵．