Question

19．小明探究“探究通過導(dǎo)體的電流與電壓和電阻的關(guān)系”．實(shí)驗(yàn)器材有電源（電壓恒為4.5V），電流表、電壓表各一只，開關(guān)一個(gè)，三個(gè)定值電阻（5Ω、10Ω、15Ω），兩只滑動(dòng)變阻器（“20Ω  2A”、“50Ω  1A”），導(dǎo)線若干．
（1）在圖上補(bǔ)畫兩根導(dǎo)線使電路完整，要求滑片向右移動(dòng)時(shí)，電流表示數(shù)變大．
（2）小明正確連接電路后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表有示數(shù)，電壓表指針超過量程，原因可能是滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值較小或滑動(dòng)變阻器短路．
（3）問題解決后，小明通過調(diào)節(jié)滑片來(lái)改變定值電阻R兩端的電壓，測(cè)得電流、電壓的值如表一．分析數(shù)據(jù)，得到的結(jié)論是當(dāng)導(dǎo)體的電阻一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流與其兩端的電壓成正比．
表一                                      表二

電壓U/V	1.2	1.6	2.0	2.4	2.8		電阻R/Ω	5	10	15
電流I/A	0.12	0.16	0.20	0.24	0.28		電流 I/A	0.30	0.15	0.10

（4）小明在探究“電流與電阻的關(guān)系”時(shí)，先后將5Ω、10Ω、15Ω的電阻連入電路中，每次移動(dòng)滑片，使電壓表的示數(shù)為某一個(gè)定值，并記下電流值，得到了表二中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．分析數(shù)據(jù)可知，他每次更換電阻后應(yīng)向左（左/右）移動(dòng)滑片，使電壓表示數(shù)保持1.5V不變．小明實(shí)驗(yàn)時(shí)選擇的變阻器規(guī)格是50Ω 1A．
（5）小華在探究“電流與電阻的關(guān)系”時(shí)，用同樣的器材重新設(shè)計(jì)了電路，保持電壓表的示數(shù)為3V不變，得到了與表二相同的數(shù)據(jù)，也完成了實(shí)驗(yàn)探究．小華設(shè)計(jì)的電路與小明相比，不同之處是電壓表與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)．

Answer 1

分析 （1）電壓表并聯(lián)接入電路，電流從正接線柱流入，從負(fù)接線柱流出；滑動(dòng)變阻器采取“一上一下”連接方式，向右移動(dòng)，電流表示數(shù)變大，由歐姆定律可知，接入電路中的電阻變��；
（2）電流表有示數(shù)說明電路是通路，電壓表指針超過量程，說明滑動(dòng)變阻器分擔(dān)的電壓過低；
（3）當(dāng)導(dǎo)體的電阻一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比；
（4）探究電流與電阻關(guān)系，應(yīng)控制電阻兩端電壓不變，根據(jù)阻值變化及串聯(lián)電路特點(diǎn)，根據(jù)電路圖判斷滑片的移動(dòng)方向；分析表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論．由串聯(lián)電路特點(diǎn)求出滑動(dòng)變阻器兩端電壓，由歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，然后根據(jù)該阻值選擇滑動(dòng)變阻器的規(guī)格；
（5）實(shí)驗(yàn)過程中，定值電阻與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，滑動(dòng)變阻器電壓等于電源電壓與定值電阻電壓之差，定值電阻阻值不變，滑動(dòng)變阻器兩端電壓也不變．

解答 解：（1）滑動(dòng)變阻器的滑片向右移動(dòng)時(shí)，電流表的示數(shù)變大，由歐姆定律I=$\frac{U}{R}$可知，電路中的總電阻變小，滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻變小，故滑動(dòng)變阻器接右下角接線柱；電壓表并聯(lián)接入電路；如下圖所示：
 
（2）閉合電路后，電流表有示數(shù)，說明電路是通路；電壓表指針超過量程，說明滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值較小或滑動(dòng)變阻器短路，分擔(dān)的電壓過低；（3）由表一數(shù)據(jù)可知，導(dǎo)體的電阻一定，導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比，故可以得出結(jié)論：當(dāng)導(dǎo)體的電阻一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流與其兩端的電壓成正比；
（4）分析數(shù)據(jù)可知，他每次更換電阻后滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值應(yīng)該變大，由電路圖可知，應(yīng)向左移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片．使電壓表示數(shù)U=RI=5Ω×0.30A=1.5V不變；
由題意知，電阻兩端電壓U_R=1.5V，滑動(dòng)變阻器兩端電壓U_滑=U-U_R=4.5V-1.5V=3V，
因?yàn)镮=$\frac{U}{R}$，所以當(dāng)電路電流I=0.1A時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3V}{0.1A}$=30Ω＞20Ω，
因此滑動(dòng)變阻器應(yīng)選規(guī)格為“50Ω 1A”的滑動(dòng)變阻器．
（5）小明的實(shí)驗(yàn)中電壓表測(cè)待測(cè)電阻兩端電壓，電壓表示數(shù)為1.5V，則滑動(dòng)變阻器電壓為4.5V-1.5V=3V；
電阻與對(duì)應(yīng)的電流值與小紅的相同，說明待測(cè)點(diǎn)兩端電壓與小明實(shí)驗(yàn)中待測(cè)電阻電壓相同，為1.5V，
而小華在實(shí)驗(yàn)中保持電壓表的示數(shù)為3V，這說明在小華的實(shí)驗(yàn)中，電壓表與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)，測(cè)滑動(dòng)變阻器電壓，
因此兩實(shí)驗(yàn)電路的不同之處是：小華在實(shí)驗(yàn)中，電壓表與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)測(cè)滑動(dòng)變阻器電壓．
故答案為：（1）見上圖；（2）滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值較小或滑動(dòng)變阻器短路；
（3）當(dāng)導(dǎo)體的電阻一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流與其兩端的電壓成正比；
（4）左；1.5；50Ω  1A；
（5）電壓表與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了根據(jù)實(shí)物電路圖作實(shí)驗(yàn)電路圖、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、滑動(dòng)變阻器的調(diào)節(jié)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析、實(shí)驗(yàn)器材的選擇，是實(shí)驗(yàn)的常考問題，一定要掌握；分析清楚電路結(jié)構(gòu)是正確作出電路圖的前提與關(guān)鍵．