Question

10．小明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．

（1）連好電路閉合開關(guān)，小明發(fā)現(xiàn)電流表沒有示數(shù)，電壓表等于6V，其故障原因是電阻R斷路．
（2）排除故障后，開始實(shí)驗(yàn)．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由圖象可以得出的結(jié)論：電壓不變，導(dǎo)體中的電流與電阻成反比．
②上述試驗(yàn)中，小明用5Ω的電阻做完實(shí)驗(yàn)后，接下來的操作是，然后將10Ω的電阻接入電路，閉合開關(guān)，向左（左/右）移動(dòng)滑片，使電壓表示數(shù)為2.5V時(shí)，讀出電流的示數(shù)為0.25A，此時(shí)滑動(dòng)變阻器連人電路的阻值為14Ω
（3）為完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)，應(yīng)該選取最大阻值不小于29.2Ω的滑動(dòng)變阻器．

Answer 1

分析 （1）電流表無示數(shù)，則電路斷路，電壓表等于電源電壓，則與電壓表并聯(lián)的電路斷路；
（2）①分析圖象，得出電流與電阻的關(guān)系；
②根據(jù)串分壓的知識(shí)，接入阻值更大的電阻后，應(yīng)增大滑動(dòng)變阻器的阻值，使定值電阻兩端的電壓不變；根據(jù)圖象讀出電流表的示數(shù)，并根據(jù)歐姆定律計(jì)算出滑動(dòng)變阻器的阻值；
（3）定值電阻最大時(shí)，所需變阻器的最大阻值最大．

解答 解：（1）電流表沒有示數(shù)，電壓表等于6V，則與電壓表并聯(lián)的電阻斷路；
（2）①由圖象知，電流與電壓的乘積不變，均為2.5V，可知與電壓表并聯(lián)的電阻斷路；
②接入10Ω的電阻后，電壓表的示數(shù)將變大，所以應(yīng)增大滑動(dòng)變阻器的阻值，將滑片向左端滑動(dòng)，使電阻兩端的電壓仍保持2.5V；
由圖象知，此時(shí)電流值應(yīng)為0.25A；
此時(shí)變阻器兩端的電壓U_滑=6V-2.5V=3.5V，變阻器的阻值為：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.25A}$=14Ω；
（3）由題意知，當(dāng)定值電阻為20Ω時(shí)，電路中的電流為I=$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{2.5V}{20Ω}$=0.125A，則滑動(dòng)變阻器的阻值：R_滑′=$\frac{{U}_{滑}}{I′}$=$\frac{3.5V}{0.125A}$=28Ω；
所以所需滑動(dòng)變阻器的阻值不能小于28Ω．
故答案為：（1）電阻R斷路；（2）①電壓不變，導(dǎo)體中的電流與電阻成反比；②左；2.5；0.25；14；（3）228．

點(diǎn)評(píng) 此題是探究電流與電阻關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，考查學(xué)生對(duì)于電流、電壓和電阻關(guān)系的理解和掌握、實(shí)驗(yàn)圖象的分析及歐姆定律的應(yīng)用，有一定難度．