Question

14．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)用到的電阻阻值為5Ω、10Ω、20Ω，標(biāo)有“50Ω1A”滑動(dòng)變阻器．
（1）請(qǐng)根據(jù)圖甲將圖乙所示的實(shí)物電路連接完整（導(dǎo)線不允許交叉）．
（2）閉合開(kāi)關(guān)后，發(fā)現(xiàn)電流表無(wú)示數(shù)，而電壓表有示數(shù)，原因可能是R斷路．
（3）排除故障后，進(jìn)行實(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：在電壓不變時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比．
②上述實(shí)驗(yàn)中，小明用5Ω的電阻做完實(shí)驗(yàn)后，然后將10Ω的電阻接入電路，閉合開(kāi)關(guān)，電壓表示數(shù)將會(huì)變大（選填“變大”、“變小”或“不變”），此時(shí)應(yīng)該向左（選填“左”或“右”）移動(dòng)滑片，使電壓表示數(shù)為2V，然后讀出電流表的示數(shù)．
（4）為完成實(shí)驗(yàn)的探究，其余條件不變，則選用的定值電阻的最大阻值為25Ω．

Answer 1

分析 （1）電流表與電阻串聯(lián)，電壓表與電阻并聯(lián)，變阻器按一上一下接入電路中；
（2）若電流表示數(shù)為0，說(shuō)明電路可能斷路；電壓表有示數(shù)，說(shuō)明電壓表與電源連通，則與電壓表并聯(lián)的支路以外的電路是完好的，則與電壓表并聯(lián)的電阻斷路了；
（3）①由圖丙電流與電阻之積為定值分析；
②根據(jù)控制變量法，研究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，需控制定值電阻的電壓相同，當(dāng)換上大電阻時(shí)，根據(jù)分壓原理確定電壓表示數(shù)的變化，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律結(jié)合分壓原理確定滑片移動(dòng)的方向；
（4）研究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，需控制定值電阻的電壓不變，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，求出變阻器分得的電壓；根據(jù)變阻器的最大電阻，由分壓原理，確定最大的定值電阻大�。�

解答 解：（1）電流表與電阻串聯(lián)，電壓表與電阻并聯(lián)，變阻器按一上一下接入電路中，如下所示：

（2）經(jīng)分析，閉合開(kāi)關(guān)后，發(fā)現(xiàn)電流表無(wú)示數(shù)，而電壓表有示數(shù)，原因可能是：電阻R斷路；
（3）①由圖丙可知，電阻與電流之積為：U=IR=0.4A×5Ω=0.2A×10Ω=0.1A×20Ω=2V，得得出的結(jié)論：在電壓不變時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比；
②根據(jù)串聯(lián)分壓原理可知，將定值電阻R₁由5Ω改接成10Ω的電阻，電阻增大，其分得的電壓增大；
探究電流與電阻的實(shí)驗(yàn)中應(yīng)控制電壓不變，應(yīng)保持電阻兩端的電壓不變，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律可知應(yīng)增大滑動(dòng)變阻器分得的電壓，由分壓原理，應(yīng)增大滑動(dòng)變阻器連入電路中的電阻，所以滑片應(yīng)向左端移動(dòng)，使電壓表的示數(shù)為2V，然后讀出電流表的示數(shù)．
（4）研究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，需控制定值電阻的電壓不變，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，變阻器分得的電壓：
U_滑=U-U_表=6V-2V=4V，電壓表示數(shù)為變阻器分得的電壓的$\frac{2V}{4V}$=$\frac{1}{2}$倍，因變阻器的最大電阻為50Ω，由分壓原理，最大的定值電阻為$\frac{1}{2}$×50Ω=25Ω，即為完成實(shí)驗(yàn)的探究，其余條件不變，則選用的定值電阻的最大阻值為25Ω．
故答案為：（1）如上所示；（2）R斷路；（3）①在電壓不變時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比；②變大；左；2；（4）25．

點(diǎn)評(píng) 本題探究電流跟電阻的關(guān)系，考查電路的連接、故障分析、數(shù)據(jù)分析、控制變量法和操作過(guò)程及對(duì)器材的要求．