Question

15．小明根據(jù)自己的想法設(shè)計(jì)了如圖所示是“探究電流和電阻關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)電路．其中，電源與兩節(jié)新干電池串聯(lián)，MN是一根金屬阻值為40Ω且粗細(xì)均勻電阻絲，Q是一個(gè)金屬夾，主要實(shí)驗(yàn)步驟是：先將Q移到最左端，在調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，確保電流不超過(guò)電流表所選用的量程；然后從左向右且等距離地改變金屬夾的位置，進(jìn)行試驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	1	2	3
電壓/V	0.5	1.2	1.5
電流/A	0.50	0.40	0.30

（1）請(qǐng)幫小明完成實(shí)驗(yàn)電路的連接（要求：滑片P向左滑動(dòng)時(shí)電路中電流增大）
（2）小明接好電路，閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)電壓表有示數(shù)，電流表無(wú)示數(shù)，則故障可能是A
A．金屬夾Q與電阻絲接觸不良
B．從電源正極經(jīng)滑片變阻器到Q間某段導(dǎo)線斷了
C．金屬夾Q接觸了M端     
D．滑動(dòng)變阻器滑片位于其阻值最大端
（3）排除故障后，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到表中的數(shù)據(jù)；最后分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論，問(wèn)題是
①雖然可看出“電阻越大電流越小”，但無(wú)法得到“電流與電阻成反比”的關(guān)系；
②雖可得“電阻越大電流越小”，但這個(gè)結(jié)論明顯是錯(cuò)誤的，請(qǐng)分析小明的實(shí)驗(yàn)，具體指出存在問(wèn)題沒(méi)有保持電阻兩端的電壓不變．
③因此，小明每次將金屬夾Q向右移至某位置后，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片向B（選填“A”或“B”） 做適當(dāng)移動(dòng)，使電壓的示數(shù)滿足該實(shí)驗(yàn)條件．
（4）為完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)，小明從新實(shí)驗(yàn)共得到多組數(shù)據(jù)，其中一組數(shù)據(jù)與原表格中序號(hào)3相同，且最后一組數(shù)據(jù)是將電阻MN 全部接入電路，據(jù)此可知小明實(shí)驗(yàn)取下面哪只滑動(dòng)變阻器B
A．“10Ω 0.5A”B．“50Ω 0.5A”C．“20Ω 1A”D．“20Ω 0.5A”

Answer 1

分析 （1）將變阻器串聯(lián)在電路中，滑片向左滑動(dòng)，電流變大，則變阻器的阻值變小，可確定下面所接的接線柱；
（2）電流表無(wú)示數(shù)，則電路有斷路，電壓表有示數(shù)，則與電壓表并聯(lián)的用電器斷路；
（3）要探究電流與電阻的關(guān)系，需保持電阻兩端的電壓不變；
（4）確定電阻兩端的電壓值，由歐姆定律求出此時(shí)電路中的電流，計(jì)算出滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，根據(jù)R=$\frac{U}{I}$計(jì)算出滑動(dòng)變阻器的阻值便可得出結(jié)論．

解答 解：（1）滑片向左滑動(dòng)，電流變大，則變阻器的阻值變小，可知變阻器的下面接了左邊的A接線柱，如圖所示：

（2）A．金屬夾Q與電阻絲接觸不良，則電流表和電壓表與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)接入電路中，此時(shí)電流為0，電壓表測(cè)量的是電源電壓，故A正確；
B．從電源正極經(jīng)滑片變阻器到Q間某段導(dǎo)線斷了，則整個(gè)電路斷路，電流表、電壓表均無(wú)示數(shù)，故B錯(cuò)誤；
C．金屬夾Q接觸了M端，則滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻為0，電流表有示數(shù)，電壓表無(wú)示數(shù)，故C錯(cuò)誤；
D．滑動(dòng)變阻器滑片位于其阻值最大端時(shí)，電流表和電壓表均有示數(shù)，故D錯(cuò)誤；
（3）由表格中數(shù)據(jù)可知，當(dāng)電阻增大時(shí)，電阻兩端的電壓也增大了，由于沒(méi)有保持電阻兩端的電壓不變，所以不能得出正確結(jié)論；
小明每次將金屬夾Q向右移至某位置后，由于電阻的阻值變大，所以電壓表的示數(shù)也變大，此時(shí)應(yīng)增大滑動(dòng)變阻器的阻值，將滑片向B端滑動(dòng)，保持電阻兩端的電壓不變；
（4）由3組數(shù)據(jù)可知，電阻兩端的電壓為1.5V，當(dāng)電阻線全部接入電路中時(shí)，電阻線的阻值為40Ω，此時(shí)電路中的電流I=$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{1.5V}{40Ω}$=0.0375A；
滑動(dòng)變阻器兩端的電壓為：U_滑=3V-1.5V=1.5V；
所以滑動(dòng)變阻器的阻值：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{1.5V}{0.0375A}$=40Ω；所以應(yīng)選擇B選項(xiàng)．
故答案為：（1）見(jiàn)上圖；（2）A；（3）②沒(méi)有保持電阻兩端的電壓不變；③B；（4）B．

點(diǎn)評(píng) 本題是探究電流與電阻的關(guān)系實(shí)驗(yàn)，主要考查了對(duì)電路故障的分析，滑動(dòng)變阻器的連接及應(yīng)用，關(guān)鍵要掌握歐姆定律及串分壓的知識(shí)．