Question

5．在“探究通過(guò)導(dǎo)體的電流與電壓和電阻的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，有如下器材：電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)、兩節(jié)干電池、定值電阻R（分別為5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω）、導(dǎo)線若干．小明在實(shí)驗(yàn)時(shí)連接的電路如圖所示．

（1）在探究“電流與電壓的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中：①電路中滑動(dòng)變阻器起到保護(hù)電路元件安全和改變定值電阻兩端電壓，進(jìn)行多次測(cè)量 的作用；
②閉合開(kāi)關(guān)S，無(wú)論如何移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)幾乎為零，電壓表示數(shù)約為3V，此時(shí)，電路出現(xiàn)的故障可能是R處斷路；小明排除故障后繼續(xù)實(shí)驗(yàn)．
（2）在探究“電流與電阻的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中：
①電路中滑動(dòng)變阻器起到保護(hù)電路元件安全和控制電阻R兩端電壓不變 的作用；
②小明先將R﹦10Ω的電阻接入，閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)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)；接著在滑動(dòng)變阻器的滑片位置不變，把R換為15Ω的電阻時(shí)，應(yīng)向A（填“A”或“B”）方向移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，才能使電壓表示數(shù)為2.5V，同時(shí)記下電流表的示數(shù)；
③若要使所給的5個(gè)定值電阻分別接入電路中都能正常進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，應(yīng)該選取至少標(biāo)有5Ω的滑動(dòng)變阻器；
④根據(jù)多次測(cè)量數(shù)據(jù)描繪出電流隨電阻變化的曲線如圖所示，小明由圖象得出的結(jié)論是：電壓一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比．

Answer 1

分析 （1）①滑動(dòng)變阻器的作用一般有保護(hù)電路和改變電路電流或改變被測(cè)電阻兩端電壓；
②電流表幾乎無(wú)示數(shù)，說(shuō)明電路出現(xiàn)斷路故障；電壓表示數(shù)等于電源電壓，說(shuō)明電壓表的正負(fù)接線柱與電源兩極相連，據(jù)此判斷電路故障的具體位置；
（2）①探究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，需利用滑動(dòng)變阻器保持電阻兩端電壓不變；
②根據(jù)串聯(lián)電路分壓的知識(shí)判斷滑片移動(dòng)的方向；
③根據(jù)串分壓的知識(shí)，當(dāng)電阻值最大時(shí)，所需變阻器的值最大，根據(jù)其確定變阻器的值即可；
④根據(jù)圖象分析得出電流與電阻的反比例關(guān)系．

解答 解：
（1）在探究“電流與電壓的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中：
①電路中滑動(dòng)變阻器起到保護(hù)電路元件安全和改變電阻兩端電壓，進(jìn)行多次測(cè)量的作用；
②閉合開(kāi)關(guān)S，無(wú)論如何移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)幾乎為零，電壓表示數(shù)約為3V，此時(shí)，電路出現(xiàn)的故障可能是 R處斷路；
（2）在探究“電流與電阻的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中：
①電路中滑動(dòng)變阻器起到保護(hù)電路元件安全和控制電阻R兩端電壓不變的作用；
②小明先將R=10Ω的電阻接入，閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)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)；接著在滑動(dòng)變阻器的滑片位置不變，把R換為15Ω的電阻時(shí)，應(yīng)向A方向移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，才能使電壓表示數(shù)為2.5V，同時(shí)記下電流表的示數(shù)；
③由圖示電路圖可知，電源電壓為1.5V×2=3V，
由圖示圖象可知，電阻兩端電壓為U=0.5A×5Ω=2.5V，
滑動(dòng)變阻器兩端電壓為：U_滑=U-U_R=3V-2.5V=0.5V，根據(jù)串分壓的知識(shí)，定值電阻與滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值之比：
$\frac{R}{{R}_{滑}}$=$\frac{{U}_{R}}{{U}_{滑}}$=$\frac{2.5V}{0.5V}$=$\frac{5}{1}$，
則R_滑=$\frac{1}{5}$R，即：定值電阻阻值是滑動(dòng)變阻器接入電路阻值的5倍，
使所給的5個(gè)定值電阻“5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω”分別接入電路中都能正常進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，當(dāng)定值電阻為25Ω時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最大，為：R_滑最大=$\frac{1}{5}$R=$\frac{1}{5}$×25Ω=5Ω，若要使所給的5個(gè)定值電阻分別接入電路中都能正常進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，滑動(dòng)變阻器最大阻值至少為5Ω，則應(yīng)該選取至少標(biāo)有5Ω的滑動(dòng)變阻器；
④根據(jù)多次測(cè)量數(shù)據(jù)描繪出電流隨電阻變化的曲線如圖2所示，小明由圖象得出的結(jié)論是：電壓一定時(shí)，電流與電阻成反比．
故答案為：（1）①改變電阻兩端電壓，進(jìn)行多次測(cè)量；②R處斷路；（2）①控制電阻R兩端電壓不變；②A；③5；④電壓一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)分析，探究電流與電壓、電阻關(guān)系實(shí)驗(yàn)，要采用控制變量法，應(yīng)用控制變量法分析即可正確解題．