Question

為了探究電流與電阻的關(guān)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(guān)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(dǎo)線若干．
（1）小紅設(shè)計了如圖1所示的電路，并選擇電源、電流表、電壓表、開關(guān)、一個5Ω的電阻、一只滑動變阻器（20Ω  2 A）和若干導(dǎo)線來連接電路，請你用筆畫線代替導(dǎo)線，完成實(shí)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(guān)，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(yīng)電流值；
（3）當(dāng)小紅改接15Ω的電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)要求，而電路連接和操作都沒有問題，若要完成這個實(shí)驗(yàn)，你會建議小紅：______．

（4）你認(rèn)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

【答案】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(dāng)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(yīng)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(dá)到1.5V，為使實(shí)驗(yàn)?zāi)苷�常進(jìn)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(dǎo)體的電流與導(dǎo)體電阻成反比，反比例函數(shù)圖象能反應(yīng)I與R間的關(guān)系．
解答：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(yīng)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(shí)驗(yàn)中，當(dāng)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(yīng)為R_滑===30Ω＞20Ω，
大于滑動變阻器的最大阻值，因此實(shí)驗(yàn)不能順利進(jìn)行，為使實(shí)驗(yàn)?zāi)茼樌�進(jìn)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(shí)驗(yàn)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．
點(diǎn)評：本題考查了連接電路圖、滑動變阻器的調(diào)節(jié)、實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn)、電流與電阻的關(guān)系圖象等問題，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用了控制變量法，解題時注意該方法的應(yīng)用．第（3）小題是本題的難點(diǎn)，知道實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)控制定值電阻兩端的電壓不變，分析清楚電路結(jié)構(gòu)、認(rèn)真分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是正確解題的基礎(chǔ)與關(guān)鍵．