Question

8．在“探究一定电压下，电流与电阻的关系”的实验中，老师提供的实验器材有：电源（电压恒为4.5V），电流表、电压表各一个，开关一个，四个定值电阻（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω），两只滑动变阻器（规格分别为“10Ω  1A”、“20Ω  2A”、“50Ω 1A”），导线若干．

（1）请根据图甲的电路图用笔画线将图乙实物图连接完整（注意电流表的量程选择，并且要求滑动变阻器向右移动时，电路中的电流变大）．
（2）在闭合开关前，滑动变阻器必须移到E处（“E或者F”）．
（3）小李实验时，在a、b间先接入5Ω的电阻，闭合开关，移动滑片P，使电压表的示数为1.5V，并记下相应的电流值；再改接10Ω的电阻，此时滑片P应向左（选填“左”或“右”）端移动，小李移动变阻器滑片P的目的是：调节定值电阻两端电压保持1.5V不变．
（4）电路连接无误后，闭合开关，电流表指针不发生偏转，电压表指针有偏转，请帮她找出故障的原因（填下列故障原因的代号）C
A．电阻R短路    B．滑动变阻器短路      C．电阻R断路     D滑动变阻器断路
（5）小李为完成用四个定值电阻进行实验，他应选择的滑动变阻器规格是50Ω 1A
（6）若要探究电流与电压的关系，应控制电阻不变．

Answer 1

分析 （1）本实验中滑动变阻器应一上一下串联接入电路中，滑动变阻器向右移动时，电路中的电流变大；
（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应移到最大值处；
（3）要探究电流和电阻之间关系，必须保持电阻两端的电压不变，即与电阻并联的电压表示数不变，为保证电阻两端的电压不变，根据串联电路的分压原理分析将5Ω的电阻换成了10Ω的电阻时滑片的移动方向；
（4）电压表指针有较大偏转说明电压表两接线柱与电源之间是通路，电流表指针不发生偏转说明电路断路，即电压表并联部分断路；
（5）根据串联电路特点和欧姆定律计算变阻器的规格；
（6）若要探究电流与电压的关系，应采用控制变量法，控制电阻不变．

解答 解：（1）探究电流与电阻的关系的实验中变阻器应一上一下串联接入电路中，滑动变阻器向右移动时，电路中的电流变大，如图所示：

（2）为了保护电路，闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应移到最大值E端；
（3）导体中电流与电压和电阻有关，探究电流和电阻之间关系，必须保持电阻两端的电压不变，根据串联电路的分压原理，将5Ω的电阻换成了10Ω的电阻后其电压将增大，为使其电压保护1.5V不变，需要增大变阻器分得电压，故应将滑片左端移动，直到电压表示数为1.5V为止．由此可知移动滑片的作用是：调节定值电阻两端电压保持1.5V不变；
（4）闭合开关，电流表指针不发生偏转，电压表指针有较大偏转，说明电压表并联部分断路，结合选项可知C选项符合；
（5）在a、b间先接入20Ω的电阻，串联电路中电流处处相等，
所以I_滑=I_ab，则$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{滑}}$=$\frac{{U}_{R}}{R}$，$\frac{4.5V-1.5V}{{R}_{滑}}$=$\frac{1.5V}{20Ω}$，R_滑=40Ω＞20Ω，
故应选择的滑动变阻器规格是“50Ω 1A”；
（6）若要探究电流与电压的关系，应采用控制变量法，控制电阻不变．
故答案为：（1）如上图所示；（2）E；（3）左；调节定值电阻两端电压保持1.5V不变；（4）C；（5）50Ω 1A；（6）电阻．

点评 本题考查探究电流跟电阻关系的实验，探究的方法是控制变量法；并且能够根据题目数据选择合适的滑动变阻器，不但考虑滑动变阻器允许通过的电流，也要考虑滑动变阻器的电阻．