Question

小明利用如圖甲所示的電路探究“電流跟電阻的關(guān)系”．已知電源電壓為6V且保持不變，實(shí)驗(yàn)用到的電阻阻值為5、10、20．
（1）請根據(jù)圖甲將圖乙所示的實(shí)物電路連接完整（導(dǎo)線不允許交叉）；
（2）閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)電流表無示數(shù)，而電壓表有示數(shù)，原因可能是________；
（3）排除故障后，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中多次改變R的阻值，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使電壓表示數(shù)保持不變，記下電流表的示數(shù)，得到如圖丙所示的電流I隨電阻R變化的圖象；
①由圖象可以得出結(jié)論：電壓一定時，________；
②上述實(shí)驗(yàn)中，小明用5Ω的電阻做完實(shí)驗(yàn)后，然后將10Ω的電阻接入電路，閉合開關(guān)，電壓表的示數(shù)將會變________（選填“變大”、“變小”或“不變”），此時應(yīng)該向________（選填“左”或“右”）移動滑片，使電壓表示數(shù)為________V，然后讀出電流表的示數(shù)；
（4）實(shí)驗(yàn)室提供了三個不同規(guī)格的滑動變阻器，A：“30Ω　2A”，B：“50Ω　1A”，C：“100Ω　0.1A”，要完成整個實(shí)驗(yàn)，應(yīng)該選取滑動變阻器________（填代號），不選外兩個滑動變阻器的原因分別是：①________，②________．

Answer 1

解：（1）電壓表與電阻R并聯(lián)，滑動變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中，如下圖所示：

（2）閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)電流表無示數(shù)，而電壓表有示數(shù)，原因可能是電流表短路或電壓表并聯(lián)的電阻斷路；
（3）①分析圖丙圖象，曲線上每點(diǎn)對應(yīng)的電流和電阻的乘積都等于2V，由此得出結(jié)論：電壓一定時，導(dǎo)體中的電流與電阻成反比．
②將5Ω的電阻換成了10Ω的電阻時，串聯(lián)電路的總電阻變大，根據(jù)歐姆定律可知電路中電流變小，滑動變阻器分得的電壓變小，電阻分得的電壓變大；
要探究電流和電阻之間關(guān)系，必須保持電阻兩端的電壓不變，即與電阻并聯(lián)的電壓表示數(shù)不變，所以應(yīng)調(diào)節(jié)滑片向左移動，增大滑動變阻器接入電路的電阻，使電壓表的示數(shù)達(dá)到2V時，讀取電流表示數(shù)．
（4）電壓表的示數(shù)2V不變，R的阻值為5Ω、10Ω、20Ω時，根據(jù)I=可得，對應(yīng)的電流依次為0.4A、0.2A、0.1A，
因C規(guī)格的滑動變阻器允許通過的電流太小，故不能選；
滑動變阻器兩端的電壓U_滑=U-U_R=6V-2V=4V，
根據(jù)R_滑=可得，滑動變阻器接入電路的電阻依次為10Ω、20Ω、40Ω，
因A規(guī)格滑動變阻器的最大阻值偏小，不符合要求，所以不能選，而B規(guī)格的滑動變阻器符合要求，故選B．
故答案為：（1）如上圖所示；（2）電流表短路或電阻R斷路；（3）①導(dǎo)體中的電流與電阻成反比；②變大；左；2；（4）B；若選A，其最大阻值偏小，用20Ω電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時電壓調(diào)不到2V；若選C，它所能通過的電流太小，有可能被燒壞．
分析：（1）由電路圖可知，電壓表與電阻R并聯(lián)，滑動變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中．
（2）電壓表有示數(shù)說明，電壓表兩接線柱與電源之間是通路，電流表無示數(shù)說明電路斷路或電流表短路，即電路故障可能是電流表短路或電壓表并聯(lián)的部分?jǐn)嗦罚?br />（3）①分析圖丙中圖象，曲線上每一點(diǎn)對應(yīng)的電流和電阻的乘積相等，據(jù)此得出結(jié)論．
②將5Ω的電阻換成了10Ω的電阻時，電路中的總電阻變大，電路中的電流減小，滑動變阻器兩端的電壓減小，電壓表的示數(shù)變大；要探究電流和電阻之間關(guān)系，必須保持電阻兩端的電壓不變，即與電阻并聯(lián)的電壓表示數(shù)不變，為保證電阻兩端的電壓不變，要通過調(diào)節(jié)滑片，使滑動變阻器兩端的電壓變大，從而使電阻兩端的電壓變?yōu)樵瓉淼闹担?br />（4）實(shí)驗(yàn)中電壓表的示數(shù)2V不變，根據(jù)歐姆定律求出電阻為5Ω、10Ω、20Ω時電路中的電流，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn)求出滑動變阻器接入電路的電阻即可得出所選取滑動變阻器的規(guī)格和不選外兩個滑動變阻器的原因．
點(diǎn)評：根據(jù)題目數(shù)據(jù)選擇合適的滑動變阻器，不但考慮滑動變阻器允許通過的電流，也要考慮滑動變阻器的電阻．電路電流不能超過滑動變阻器允許通過的最大電流，滑動變阻器最大電阻稍大于電路需要的電阻，這樣，滑動變阻器既能滿足電路要求，也能使電路準(zhǔn)確獲得需要的數(shù)據(jù)．