Question

14．探究電流與電阻關系的電路圖如圖甲所示，可供使用的實驗器材有：電源（電壓恒為4.5V）、電流表、電壓表、開關各一個，滑動變阻器（10Ω2A、20Ω1A）兩個，定值電阻三個（5Ω、10Ω、15Ω），導線若干．

（1）連接好電路，閉合開關前變阻器的滑片P應該移至b端（或最右端）．
（2）閉合開關后，發(fā)現電流表無示數，電壓表有示數且接近于電源電壓，則電路中出現的故障可能是定值電阻發(fā)生了斷路．
（3）排除故障后，小明通過實驗測得電壓為2.5V時的多組R、I數據，由這些數據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論是：電壓一定時，電流與電阻成反比．
（4）在上述實驗中，小明先把5Ω的電阻接入電路中進行測量，接著又改用10Ω的電阻繼續(xù)做實驗，當把10Ω的電阻接入電路后，小明應將滑片P向b端滑移動至適當的位置，目的是使電壓表的示數減小到2.5V．
（5）小明實驗所選用的滑動變阻器應該是20Ω1A．如果小明沒有正確選用滑動變阻器，在實驗中就會出現這樣的情況，當把15Ω的電阻接入電路時，發(fā)現無論怎樣移動變阻器的滑片，都無法使電壓表的示數達到實驗要求的數值．

Answer 1

分析 （1）為保護電路，在閉合開關前，應將滑片移至最大阻值處；
（2）電流表無示數，電壓表示數接近電源電壓，則與電壓表并聯的電路斷路；
（3）分析圖象，得出電流和電阻的反比例關系；
（4）根據串分壓的知識，接入較大的電阻后，電壓表的示數變大，為使電壓表的示數不變，應增大滑動變阻器的電阻值；
（5）根據串分壓的知識，當電阻的阻值最大時，所需的滑動變阻器阻值最大，計算出此時滑動變阻器的阻值得出滑動變阻器的規(guī)格；
根據另一滑動變阻器的最大阻值求出電阻的阻值，便可得出結論．

解答 解：（1）滑動變阻器的下面接了左邊的a接線柱，所以連接好電路，閉合開關前，將變阻器的滑片P移至最右端或b端使其阻值最大；
（2）電流表無示數，電壓表有示數且接近于電源電壓，則與電壓表并聯的電阻斷路；
（3）分析乙圖中的電流和電阻的關系可看出：電壓一定時，通過導體的電流與它的電阻成反比；
（4）把5Ω的換為10Ω后，根據串分壓的知識，電壓表的示數變大，要探究電流與電阻的關系，需保持電壓表的示數不變，應增大滑動變阻器的阻值，將滑片向b端滑動；
（5）由圖象知，電阻兩端的電壓U=IR=0.5A×5Ω=2.5V；
當電阻值為15Ω時，電路中的電流為I′=$\frac{U}{{R}^{′}}$=$\frac{2.5V}{15Ω}$=$\frac{1}{6}$A；
則滑動變阻器的阻值應為；R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{{I}^{′}}$=$\frac{4.5V-2.5V}{\frac{1}{6}A}$=12Ω＞10Ω，所以應該選擇20Ω 1A的變阻器；
當選用10Ω的變阻器時，電路中的電流I″=$\frac{{U}_{滑}}{{{R}_{滑}}^{′}}$=$\frac{2V}{10Ω}$=0.2A；
則電阻值為：R=$\frac{U}{{I}^{″}}$=$\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω，所以使用20Ω 1A的變阻器時，電阻的阻值不可大于12.5Ω，因此當把15Ω的電阻接入電路時，發(fā)現無論怎樣移動變阻器的滑片，都無法使電壓表的示數達到實驗要求的數值．
故答案為：（1）b端（或最右端）；（2）斷路；（3）電壓一定時，電流與電阻成反比；（4）b；使電壓表的示數減小到2.5V；（5）20Ω 1A；15

點評 本題考查了連接電路圖、電路故障分析、滑動變阻器作用、滑動變阻器調節(jié)等問題，是�？紗栴}，一定要掌握；連接電路圖時，注意電表量程的選擇；本題難點是探究電流跟電阻關系的實驗中，為了保持電阻兩端的電壓不變，根據串聯電路的特點和歐姆定律得出定值電阻R與滑動變阻器連入電路的電阻阻值關系．