Question

12．用如圖甲所示的電路探究“電壓一定時，通過導(dǎo)體的電流與電阻的關(guān)系”，已知電源電壓恒為4V，實驗用到的定值電阻R分別是5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω．

（1）根據(jù)電路圖甲，將乙圖中實物電路連接完整（導(dǎo)線不能交叉）．
（2）閉合開關(guān)前，將滑動變阻器滑片移至A（填“A”或“B”）端．將5Ω 的電阻接入電路，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，直到電壓表示數(shù)為2.5V，記下電流表示數(shù)．
（3）換用不同的電阻，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使電壓表示數(shù)為2.5V，記下電流表的示數(shù)．
（4）經(jīng)多次實驗，得到如圖丙所示的電流I隨電阻R變化的圖象，由圖象可得出：電壓一定時，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比．
（5）為了讓提供的電阻都能用到，滑動變阻器的最大阻值應(yīng)不小于15Ω．

Answer 1

分析 （1）電壓表與定值電阻并聯(lián)，根據(jù)實際情況確定電壓表的量程，滑動變阻器應(yīng)串聯(lián)在電路中，并采用“一上一下”的接法；
（2）為保護(hù)電路，在閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑片移至最大阻值處；
（3）探究電流和電阻的關(guān)系，要保持電阻兩端的電壓不變，改變電阻的阻值；
（4）掌握反比例函數(shù)圖象，分析圖象得出：電壓不變，電流和電阻成反比；
（5）根據(jù)串聯(lián)分壓的知識，根據(jù)R=25Ω計算滑動變阻器的最大阻值．

解答 解：（1）電壓表應(yīng)與定值電阻并聯(lián)，題中始終保持電壓表的示數(shù)為2.5V，所以電壓表選擇0～3V的量程；
滑動變阻器已接了下面一個接線柱，再接上面任意一個接線柱，如圖所示：

（2）為保護(hù)電路，在閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑片移至最大阻值處；由上圖可知，在閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑片移至最左端即A端；
（3）要探究“電壓一定時，通過導(dǎo)體的電流與電阻的關(guān)系”，應(yīng)保持電阻兩端的電壓不變，由（2）小題可知，需使電壓表的示數(shù)為2.5V；
（4）由圖丙可得出的結(jié)論是：電壓一定時，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比；
（5）根據(jù)前面分析可知，電阻R兩端的電壓始終控制在2.5V，
則滑動變阻器兩端的電壓應(yīng)為：U_滑=U-U_R=4V-2.5V=1.5V，
當(dāng)定值電阻的阻值為25Ω時，電路中的電流：I=$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{2.5V}{25Ω}$=0.1A，
則R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{1.5V}{0.1A}$=15Ω，所以滑動變阻器的最大阻值應(yīng)不小于15Ω．
故答案為：
（1）如上圖所示；（2）A；（3）2.5；（4）通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比；（5）15．

點評 本題是探究“電壓一定時，通過導(dǎo)體的電流與電阻的關(guān)系”實驗，實驗中要控制電阻兩端的電壓不變，這是解決此題的關(guān)鍵；同時考查了滑動變阻器的使用，還涉及到了歐姆定律在串聯(lián)電路中的應(yīng)用．