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6V且保持不变，实验用到的电阻阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω．

（1）连好电路闭合开关，小明发现电流表没有示数，电压表等于6V，其故障原因是电阻R断路．
（2）排除故障后，开始实验．实验中多次改变R的阻值，调节滑动变阻器的滑片，使电表示数保持不变，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由图象可以得出的结论：电压不变，导体中的电流与电阻成反比．
②上述试验中，小明用5Ω的电阻做完实验后，接下来的操作是，然后将10Ω的电阻接入电路，闭合开关，向左（左/右）移动滑片，使电压表示数为2.5V时，读出电流的示数为0.25A，此时滑动变阻器连人电路的阻值为14Ω
（3）为完成整个实验，应该选取最大阻值不小于29.2Ω的滑动变阻器．

Answer 1

分析 （1）电流表无示数，则电路断路，电压表等于电源电压，则与电压表并联的电路断路；
（2）①分析图象，得出电流与电阻的关系；
②根据串分压的知识，接入阻值更大的电阻后，应增大滑动变阻器的阻值，使定值电阻两端的电压不变；根据图象读出电流表的示数，并根据欧姆定律计算出滑动变阻器的阻值；
（3）定值电阻最大时，所需变阻器的最大阻值最大．

解答 解：（1）电流表没有示数，电压表等于6V，则与电压表并联的电阻断路；
（2）①由图象知，电流与电压的乘积不变，均为2.5V，可知与电压表并联的电阻断路；
②接入10Ω的电阻后，电压表的示数将变大，所以应增大滑动变阻器的阻值，将滑片向左端滑动，使电阻两端的电压仍保持2.5V；
由图象知，此时电流值应为0.25A；
此时变阻器两端的电压U_滑=6V-2.5V=3.5V，变阻器的阻值为：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.25A}$=14Ω；
（3）由题意知，当定值电阻为20Ω时，电路中的电流为I=$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{2.5V}{20Ω}$=0.125A，则滑动变阻器的阻值：R_滑′=$\frac{{U}_{滑}}{I′}$=$\frac{3.5V}{0.125A}$=28Ω；
所以所需滑动变阻器的阻值不能小于28Ω．
故答案为：（1）电阻R断路；（2）①电压不变，导体中的电流与电阻成反比；②左；2.5；0.25；14；（3）228．

点评 此题是探究电流与电阻关系的实验，考查学生对于电流、电压和电阻关系的理解和掌握、实验图象的分析及欧姆定律的应用，有一定难度．