Question

18．初三物理探究小組在一起探究“在電壓不變時，電流與電阻的關系”．

（1）請你用筆畫線作導線，將他們實驗時的實物電路圖連接完整（連接時導線不能交叉）．
（2）電路連接好以后，閉合開關，發(fā)現電壓表有較大的示數，電流表的示數幾乎為零，電路故障為：電阻R斷路．
（3）在實驗中，探究小組分別使用了5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω等幾個電阻得到一組數據（未列出），同學作出如圖丙所示的對應曲線．觀察這個曲線圖可以得出的實驗結論是：在電壓一定時，導體中的電流與電阻成反比．
（4）在實驗中王老師用的探究方法是控制變量法．
（5）如果電源電壓為9V，老師用5Ω的電阻做完實驗后，接下來的操作是：將5Ω的電阻取下，然后將10Ω的電阻接入電路，閉合開關，滑片P應該左移動（選填“向左”或“向右”）；由本實驗的實驗數據可知，定值電阻兩端的電壓應為2.5V時，才能讀取電流值；當接入10Ω的電阻后，此時滑動變阻器接入電路的電阻是26Ω．

Answer 1

分析 （1）根據電路圖甲，連接實物電路圖乙，電壓表并聯(lián)在待測電阻兩端，滑動變阻器與待測電阻串聯(lián)接入電路；
（2）根據電流表和電壓表的示數情況進行判斷．電流表無示數，可能發(fā)生了斷路，根據電壓表的示數得知是哪兒發(fā)生了斷路；
（3）由圖丙分析圖象特點，根據圖象特點找出在電壓一定時電流與電阻的關系；
（4）物理學中對于多因素（多變量）的問題，常常采用控制因素（變量）的方法，把多因素的問題變成多個單因素的問題．每一次只改變其中的某一個因素，而控制其余幾個因素不變，從而研究被改變的這個因素對事物的影響，分別加以研究，最后再綜合解決，這種方法叫做控制變量法；
（5）用10Ω電阻替換5Ω電阻后，待測電阻阻值變大，待測電阻分壓變大，滑動變阻器分壓變小，要保持電阻兩端電壓不變，應調節(jié)滑動變阻器滑片使滑動變阻器接入電路的阻值變大，增大變阻器的分壓，減小待測電阻分壓，使電壓表示數不變；由圖丙找出電壓與對應的電流值，由歐姆定律求出電阻兩端的電壓；由圖丙找出電阻阻值為10Ω時對應的電流，然后計算滑動變阻器的阻值．

解答 解：
（1）根據電路圖連接實物圖，電壓表并聯(lián)在待測電阻兩端，滑動變阻器與待測電阻串聯(lián)接入電路，電路圖如圖乙所示；

（2）電流表無示數，說明電路中某處發(fā)生了斷路，電壓表始終有示數，說明與電壓表并聯(lián)的電路發(fā)生了斷路，即R斷路；
（3）由圖丙可知，I-R圖象是一條反比例函數圖象，因此在電壓一定的情況下，電流與電阻成反比；
（4）電流與電壓和電阻都有關系，要探究電流與電壓的關系，需要保持電阻一定，改變電壓；要探究電流與電阻的關系，需要保持電壓一定，改變電阻．整個探究過程應用的是控制變量法；
（5）把10Ω的電阻接入電路后，閉合開關后應向左移動滑動變阻器滑片，使滑動變阻器接入電路的阻值變大，
減小電阻兩端的分壓，使電阻兩端的電壓不變；由圖丙可知，電阻為5Ω時，電路電流為0.5A，
電阻兩端的電壓U=IR=0.5A×5Ω=2.5V；由圖丙知，電阻阻值10Ω對應的電流是0.25A，
此時滑動變阻器兩端的電壓U_滑=U-U_R=9V-2.5V=6.5V，滑動變阻器接入電路的阻值R=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{6.5V}{0.25A}$=26Ω；
故答案為：（1）見上圖；（2）電阻R斷路；（3）在電壓一定時，導體中的電流與電阻成反比；（4）控制變量；（5）左；2.5；26．

點評 此題是探究電流和電阻的關系，注意控制變量法在此實驗中的應用，同時考查了電壓表的連接及串分壓在本題中的應用．其中的難點就是查找故障及判斷滑動變阻器的最小值，注意分析的方法即所用到的知識．