Question

為了探究電流與電阻的關系，老師提供了如下器材：電源（電壓為4.5V）、電流表、電壓表、開關各一個，兩只滑動變阻器（20Ω　2 A、50Ω　1 A），三個定值電阻（5Ω、10Ω、15Ω），導線若干．
（1）小紅設計了如圖1所示的電路，并選擇電源、電流表、電壓表、開關、一個5Ω的電阻、一只滑動變阻器（20Ω　2 A）和若干導線來連接電路，請你用筆畫線代替導線，完成實物圖2的連接（要求：連線不得交叉）；
（2）檢查電路無誤后，小紅先將變阻器的阻值移到最大，閉合開關，再移動滑片使電壓表的示數(shù)為1.5 V，記下此時電流值．改接10Ω電阻，將變阻器的滑片向______端移動，使電壓表的示數(shù)為______V，記下對應電流值；
（3）當小紅改接15Ω的電阻進行實驗時，發(fā)現(xiàn)無論怎樣調(diào)節(jié)滑動變阻器都無法使電壓表的示數(shù)符合實驗要求，而電路連接和操作都沒有問題，若要完成這個實驗，你會建議小紅：______．

（4）你認為小紅根據(jù)正確的測量數(shù)據(jù)繪制的I-R圖象（如圖3）是下列中的哪一個______．

Answer 1

解：（1）滑動變阻器串聯(lián)接入電路，電壓表與定值電阻并聯(lián)，電路圖如右圖所示．
（2）定值電阻由5Ω更換為10Ω后，定值電阻分壓變大，大于原來的電壓，為保持定值電阻兩端電壓不變，由電路圖可知，應向左移動滑動變阻器滑片，增大滑動變阻器接入電路的阻值，增大滑動變阻器的分壓，使定值電阻兩端電壓減小到原來的1.5V，保持電阻兩端電壓不變．
（3）實驗中，當定值電阻是15Ω時，流過電路的電流I===0.1A，
滑動變阻器接入電路的阻值應為R_滑===30Ω＞20Ω，
大于滑動變阻器的最大阻值，因此實驗不能順利進行，為使實驗能順利進行，可以跟換最大阻值更大的滑動變阻器，如使用規(guī)格為“50Ω1A”的滑動變阻器，或使定值電阻兩端的電壓變大，大于2V；
（4）電壓U保持不變，由I=可知，電流I與阻值R成反比，由圖3可知，圖C符合題意．
故答案為：（1）電路圖如圖所示；（2）左；1.5；
（3）實驗時使定值電阻電壓為2V或使用規(guī)格為“50Ω 1A”的滑動變阻器；（4）C．
分析：（1）由圖2可知，滑動變阻器、電壓表連接不完整，把滑動變阻器串聯(lián)接入電路，電壓表與定值電阻并聯(lián)．
（2）當將電阻由5Ω更換為10Ω后，定值電阻阻值變大，定值電阻分壓變大，滑動變阻器分壓變小，為保證電阻兩端電壓不變，應移動滑動變阻器滑片，使滑動變阻器接入電路的阻值變大，使定值電阻兩端電壓保持1.5V不變．
（3）滑動變阻器最大阻值太小，滑動變阻器的最大分壓太小，定值電阻不能達到1.5V，為使實驗能正常進行，可以更換最大阻值大的滑動變阻器或使定值電阻兩端電壓變大．
（4）電阻兩端的電壓不變，由歐姆定律可知，流過導體的電流與導體電阻成反比，反比例函數(shù)圖象能反應I與R間的關系．
點評：本題考查了連接電路圖、滑動變阻器的調(diào)節(jié)、實驗方案的改進、電流與電阻的關系圖象等問題，實驗中應用了控制變量法，解題時注意該方法的應用．第（3）小題是本題的難點，知道實驗過程中應控制定值電阻兩端的電壓不變，分析清楚電路結構、認真分析實驗數(shù)據(jù)是正確解題的基礎與關鍵．