Question

16．探究電流與電阻關(guān)系的電路圖如圖甲所示，可共使用的實(shí)驗(yàn)器材有：電源（電壓恒定為4.5V）、電流表、電壓表，開關(guān)各一個(gè)，滑動(dòng)變阻器（15Ω 1A，20Ω 2A）兩個(gè)，定值電阻三個(gè)（5Ω、10Ω、15Ω）、導(dǎo)線若干．

（1）小明連接了圖甲的電路，通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得多組數(shù)據(jù)，由這些數(shù)據(jù)得到如圖乙所示的電流I隨電阻R變化的圖象，由圖象可以得到的結(jié)論是電壓一定時(shí)，通過導(dǎo)體的電流與它的電阻成反比．
（2）在上述實(shí)驗(yàn)中，小明先把5Ω的電阻接入電路中進(jìn)行測(cè)量，接著又該用10Ω的電阻繼續(xù)做實(shí)驗(yàn)，當(dāng)把10Ω的電阻接入電路后，小明發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)比設(shè)定值偏大（選填“偏大”或“偏小”），應(yīng)將滑片P向b端移至適當(dāng)?shù)奈恢茫�目的是控制電阻兩端電壓不變�?br />（3）小明將電阻兩端的電壓設(shè)定為2V，實(shí)驗(yàn)所選用的滑動(dòng)變阻器應(yīng)該是20Ω 2A．如果小明沒有正確選用滑動(dòng)變阻器，在實(shí)驗(yàn)中就會(huì)出現(xiàn)這樣的情況，當(dāng)把15Ω的電阻接入電路時(shí)，發(fā)現(xiàn)無(wú)論怎樣移動(dòng)變阻器的滑片，都無(wú)法使電壓表的示數(shù)達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求的數(shù)值．

Answer 1

分析 （1）分析圖象，由歐姆定律得出電流和電阻的反比例關(guān)系；
（2）先根據(jù)分壓原理，判斷接入較大的電阻后，電壓表的示數(shù)變化，探究電流與電阻的關(guān)系，需保持電壓表的示數(shù)不變，再根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律確定滑片移動(dòng)的方向；
（3）根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，求出變阻器分得的電壓，根據(jù)分壓原理，求出當(dāng)定值電阻的阻值最大時(shí)，滑動(dòng)變阻器連入電路中的阻值，確定變阻器的規(guī)格；若選用另一個(gè)變阻器，根據(jù)分壓原理求出定值電阻的最大值，則將大于這個(gè)最大值的定值電阻接入電路時(shí)，無(wú)論怎樣移動(dòng)變阻器的滑片，都無(wú)法使電壓表的示數(shù)達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求的數(shù)值．

解答 解：（1）由乙圖中不同電阻對(duì)應(yīng)的電流有：電阻與對(duì)應(yīng)的電流乘積U=IR=0.5A×5Ω=…=2.5V，為一定值，得出的結(jié)論是：在電壓一定時(shí)，通過導(dǎo)體的電流與它的電阻成反比；
（2）當(dāng)把5Ω的換為10Ω后，根據(jù)分壓原理，電壓表的示數(shù)變大，要探究電流與電阻的關(guān)系，需保持電壓表的示數(shù)不變，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，應(yīng)減小電壓表示數(shù)，增大變阻器分得的電壓，根據(jù)分壓原理，應(yīng)增大滑動(dòng)變阻器的阻值，將滑片向b端滑動(dòng)；
（3）將電阻兩端的電壓設(shè)定為U_R=2V，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，則滑動(dòng)變阻器兩端的電壓為U_滑=4.5V-2V=2.5V，把最大的15Ω的電阻接入電路中，根據(jù)分壓原理：$\frac{{U}_{R}}{{U}_{滑}}$=$\frac{R}{{R}_{滑}}$，即$\frac{2V}{2.5V}$=$\frac{15Ω}{{R}_{滑}}$，解得變阻器連入電路中的電阻R_滑=18.75Ω＞15Ω，所以應(yīng)該選擇20Ω 1A的變阻器；
定值電阻的電壓為變阻器電壓的$\frac{2V}{2.5V}$倍，當(dāng)選用15Ω的變阻器時(shí)，根據(jù)分壓原理，當(dāng)變阻器的最大電阻連入電路中時(shí)，定值電阻的最大值為$\frac{2}{2.5}$×15Ω=12Ω，即當(dāng)把15Ω的電阻接入電路時(shí)，發(fā)現(xiàn)無(wú)論怎樣移動(dòng)變阻器的滑片，都無(wú)法使電壓表的示數(shù)達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求的數(shù)值．
故答案為：（1）電壓一定時(shí)，通過導(dǎo)體的電流與它的電阻成反比；
（2）偏大；b；控制電阻兩端電壓不變；
（3）20Ω 2A；15Ω．

點(diǎn)評(píng) 本題探究電流跟電阻關(guān)系，考查分析數(shù)據(jù)歸納結(jié)論的能力、操作過程及對(duì)器的要求和控制變量法的運(yùn)用，綜合性較強(qiáng)．