Question

20．小皓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4.5V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）小皓連接的電路如圖乙，有一處錯(cuò)誤，請(qǐng)只改動(dòng)一根導(dǎo)線，使電路連接正確（在應(yīng)改動(dòng)的導(dǎo)線上打“×”，用筆畫線代替導(dǎo)線畫出正確的接法）．
（2）實(shí)驗(yàn)中多次改變R的阻值，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，使電壓表示數(shù)保持不變，記下電流表的示數(shù)，得到如圖丙所示的電流I隨電阻R變化的圖象．
①由圖象可以得出結(jié)論：電壓一定時(shí)，電流與電阻成反比．
②上述實(shí)驗(yàn)中，小皓用5Ω的電阻做完實(shí)驗(yàn)后，接下來(lái)的操作是斷開開關(guān)，將滑片移至最大阻值處，然后將10Ω的電阻接入電路，閉合開關(guān)，移動(dòng)滑片，使電壓表示數(shù)為2.5V時(shí)，讀出電流表的示數(shù)．
（3）為完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)，應(yīng)該選取最大阻值不小于35Ω的滑動(dòng)變阻器．

Answer 1

分析 （1）實(shí)物連接圖中，主要從電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器的使用方法上考慮：
從電流表和電壓表的量程、連接方式、正負(fù)接線柱三個(gè)方面分析．
從滑動(dòng)變阻器的接線柱選擇和滑片位置分析；
（2）①分析圖象，得出電流與電阻的關(guān)系：電壓一定，電流與電阻成反比；
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；
換用較大的電阻前，應(yīng)將滑片移至最大阻值處，換接電阻后，則應(yīng)改變滑動(dòng)變阻器的阻值，保持電壓表的示數(shù)不變；
（3）根據(jù)串分壓的知識(shí)，當(dāng)電阻值為25Ω時(shí)，所需的滑動(dòng)變阻器的阻值最大，根據(jù)圖象確定電路中電流，由R=$\frac{U}{I}$計(jì)算出電路中的總電阻，從而計(jì)算出滑動(dòng)變阻器的阻值．

解答 解：（1）電壓表并聯(lián)在燈泡和滑動(dòng)變阻器的兩端，測(cè)燈泡和滑動(dòng)變阻器的總電壓，所以電壓表的“3”接線柱和滑動(dòng)變阻器右下端接線柱連接錯(cuò)誤，應(yīng)把電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，電壓表的“3”接線柱和燈泡右端接線柱連接，如下圖：

（2）①由圖象知，電壓一定時(shí)，電流和電阻成反比；
②在換接電阻時(shí)，應(yīng)將開關(guān)斷開，并將滑片移至最大阻值處；
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，應(yīng)改變電阻其的阻值，保持電壓表的示數(shù)為2.5V，并讀出電流表的示數(shù)；
（3）根據(jù)串聯(lián)分壓的知識(shí)，當(dāng)電阻R=25Ω時(shí)，滑動(dòng)變阻器的阻值最大，由圖象知，此時(shí)電路中的電流為0.1A；
由I=$\frac{U}{R}$得，R_總=$\frac{{U}_{總}(cāng)}{I}$=$\frac{6V}{0.1A}$=60Ω；
所以R_滑=R_總-R=60Ω-25Ω=35Ω．
故答案為：（1）見上圖；（2）①電流與電阻成反比；②斷開開關(guān)，將滑片移至最大阻值處；2.5；（3）35．

點(diǎn)評(píng) 此題是探究電流跟電阻的關(guān)系實(shí)驗(yàn)，需使電阻兩端的電壓不變，考查了對(duì)圖象的分析，同時(shí)涉及到了串聯(lián)電路電流、電壓的關(guān)系，及歐姆定律的變形應(yīng)用．