Question

10．小明利用如图甲所示的电路探究电流跟电阻的关系，已知电源电压为4.5V且保持不变，实验用到的电阻阻值分别是5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω．
（1）请根据图甲将图乙所示的实物电路连接完整（导线不允许交叉）

（2）如图为小明正确连接电路并闭合开关之后的装置图，此时电流表有示数，电压表指针超过量程，他操作中的错误是闭合开关前，滑片没有置于最大阻值处．
（3）实验中多次改变R的阻值，调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数为2.5A，记下电流表的示数，得到如图丙所示的电流I随电阻R变化的图象．
①由丙图象可以得出结论：导体中的电流与电阻成反比．
②上述实验中，小明用5Ω 的电阻做完实验后，接下来的操作是断开开关，将滑动变阻器的滑片移到最左端（或阻值最大处），然后将10Ω的电阻接入电路，闭合开关，移动滑片，使电压表示数为2.5V时，读出电流表的示数．
（4）为完成整个实验，应选取最大阻值不小于20Ω的滑动变阻器．
（5）同组的小红同学在探究电流跟电阻的关系时，重新设计了电器，实验中保持定值电阻两端电压为3V不变，通过更换不同阻值的定值电阻得到表中的数据，也完成了实验探究，小红与小明的实验相比不同之处是电压表接在了变阻器两端．

电阻R/Ω	5	10	15
电流I/A	0.1	0.15	0.1

Answer 1

分析 （1）图乙中还未连入的元件有电压表和滑动变阻器，电压表应并联到定值电阻两端，滑动变阻器按照“一上一下”连入电路．
（2）为保护电路安全闭合开关前，滑片应置于最大阻值处．
（3）①分析图丙中图象，曲线上每一点对应的电流和电阻的乘积相等，说明电压一定时，导体中的电流与电阻成反比．
②每次实验后，必须断开开关，把滑片拨到最大阻值处，然后再更换电阻；闭合开关后，还要调节滑片，使定值电阻两端的电压保持不变．
（4）根据电源电压以及每次定值电阻两端的电压，利用串联分压可求出滑动变阻器的最小阻值．
（5）实验过程中，定值电阻与滑动变阻器串联，滑动变阻器电压等于电源电压与定值电阻电压之差，定值电阻阻值不变，滑动变阻器两端电压也不变．

解答 解：（1）电压表的“3”接线柱已接入电路，需要把“-”接线柱接到定值电阻的右边接线柱，使电压表并联在定值电阻两端；滑动变阻器下面的接线柱已连入电路，只要把上面任意一个接线柱与定值电阻右边的接线柱相连即．要注意导线不要交叉．连好的实物图如下图所示．

（2）正确连接电路后，闭合开关，发现电压表指针超过量程，说明电路电流太大，电路电阻太小，可能是：闭合开关前，滑片没有置于最大阻值处造成的；
（3）①分析图丙图象，曲线上每点对应的电流和电阻的乘积都等于2.5V，说明电压一直保持在2.5V，此时导体中的电流与电阻成反比．
②更换电阻时，必须先断开开关，并把滑动电阻器调至最大阻值处，即把滑片移到最左端；换好定值电阻后，闭合开关，并移动滑片，使电压表的示数为2.5V．
（4）当定值电阻R=25Ω时，由图丙可知，此时电路中的电流I=0.1A，
则电路中的总电阻为：R_总=$\frac{U}{I}$=$\frac{4.5V}{0.1A}$=45Ω，
所以滑动变阻器的最大阻值不能小于：R_滑=R_总-R=45Ω-25Ω=20Ω．
（5）定值电阻两端的电压和滑动变阻器两端的电压之和等于电源电压，当小红重新设计了电路，保持电压表的示数为3V，得到了与表中的数据，说明定值电阻两端的电压还是1.5V不变，则滑动变阻器两端的电压是3V，电压表测量的是滑动变阻器两端的电压；
故答案是：（1）见上图：（2）闭合开关前，滑片没有置于最大阻值处；（3）①2.5；导体中的电流与电阻成反比；②断开开关，将滑动变阻器的滑片移到最左端（或阻值最大处）；2.5；（4）20；（5）电压表接在了变阻器两端．

点评 本题考查了连接实物电路图、实验注意事项、电表读数、实验器材选择等问题，难度较大，但需认真、细心分析．