Question

13．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，實驗用到的電阻阻值分別為5Ω、10Ω、20Ω．

（1）請根據(jù)圖甲將圖乙所示的實物電路連接完整（導線不允許交叉）；
（2）實驗電路接好后，合上開關(guān)時，小明發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)較大，而電流表無示數(shù)，其故障原因可能是電阻R斷路．
（3）故障排除后，進行實驗，實驗中改變R的阻值，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，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隨電阻變化的圖象．
①由圖象可以得出結(jié)論：電壓一定時，電流與電阻成反比．
②上述實驗中，小明用5Ω的電阻做完實驗后，然后將10Ω的電阻接入電路，閉合開關(guān)，電壓表的示數(shù)將會變大（填“變大”“變小”或“不變”），此時應該向左（填“左”或“右”）移動滑片，使電壓表的示數(shù)為2V．
（4）實驗室提供了三個不同規(guī)格的滑動變阻器：A：“30Ω 2A”，B：“50Ω　1A”，C：“100Ω  0.1A”，要完成整個實驗，應該選取滑動變阻器B（填代號），不選另外兩個滑動變阻器的原因分別是：①A的最大阻值不能達到需要的40Ω；②C允許通過的電流不能達到需要的0.4A．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)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）電流表無示數(shù)，說明電路中有斷路的地方，電壓表有示數(shù)，說明電壓表兩接線柱與電源兩極相連；
（3）①根據(jù)歐姆定律的變形公式U=IR可知，R兩端電壓數(shù)值的大小等于曲線上一點對應的電流和電阻的乘積；
②將5Ω的電阻換成了10Ω的電阻時，電路中的總電阻變大，電路中的電流減小，滑動變阻器兩端的電壓減小，電壓表的示數(shù)變大；要探究電流和電阻之間關(guān)系，必須保持電阻兩端的電壓不變，即與電阻并聯(lián)的電壓表示數(shù)不變，為保證電阻兩端的電壓不變，要通過調(diào)節(jié)滑片，使滑動變阻器兩端的電壓變大，從而使電阻兩端的電壓變?yōu)樵瓉淼闹担?br />（4）實驗中電壓表的示數(shù)2V不變，根據(jù)歐姆定律求出電阻為5Ω、10Ω、20Ω時電路中的電流，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點求出滑動變阻器接入電路的電阻即可得出所選取滑動變阻器的規(guī)格和不選外兩個滑動變阻器的原因．

解答 解：（1）根據(jù)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，如圖所示：

（2）電流表物示數(shù)，說明電路斷路，電壓表有示數(shù)，說明電壓表兩接線柱與電源兩極相連，即電阻斷路；
（3）①電阻R兩端電壓數(shù)值的大小等于曲線上一點對應的電流和電阻的乘積，故用一塊陰影部分面積表示，如圖所示：

②將5Ω的電阻換成了10Ω的電阻時，串聯(lián)電路的總電阻變大，根據(jù)歐姆定律可知電路中電流變小，滑動變阻器分得的電壓變小，電阻分得的電壓變大；要探究電流和電阻之間關(guān)系，必須保持電阻兩端的電壓不變，即與電阻并聯(lián)的電壓表示數(shù)不變，所以應調(diào)節(jié)滑片向左移動，增大滑動變阻器接入電路的電阻，使電壓表的示數(shù)達到2V時，讀取電流表示數(shù)．
（4）電壓表的示數(shù)2V不變，R的阻值為5Ω、10Ω、20Ω時，根據(jù)I=$\frac{{U}_{R}}{R}$可得，對應的電流依次為0.4A、0.2A、0.1A，
因為電路中電流大于0.1A，所以不選C；
滑動變阻器兩端的電壓U_滑=U-U_R=6V-2V=4V，根據(jù)R_滑=$\frac{{U}_{R}}{I}$可得，滑動變阻器接入電路的電阻依次為10Ω、20Ω、40Ω，因此A規(guī)格滑動變阻器的阻值范圍太小，所以不選A；而B規(guī)格的滑動變阻器符合要求，故選B．
故答案為：（1）見上圖；（2）電阻R斷路；（3）電壓一定時，電流與電阻成反比；變大；左；2；（4）B；A的最大阻值不能達到需要的40Ω；C允許通過的電流不能達到需要的0.4A．

點評 本題考查了連接電路圖、分析圖象找出電流與電阻的關(guān)系、滑動變阻器的調(diào)節(jié)、求滑動變阻器的阻值等問題，由圖象丙找出電流與電阻的對應關(guān)系、熟練掌握串聯(lián)電路特點與歐姆定律是正確解題的關(guān)鍵．