Question

2．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、25Ω．

（1）连接电路时，开关应断开；闭合开关前，滑动变阻器的滑片应该滑到最左端（选填“最左端”或“最右端”）．
（2）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）．
（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由图象可以得出结论：电压一定时，电压一定时，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，断开开关，取下5Ω的电阻，然后将10Ω的电阻接入电路，闭合开关，接下来他应该进行的操作是：向左移动滑片（选填“左”或“右”），使电压表示数为2.5 V时，读出电流表的示数．
（4）小明连接完电路后闭合开关，发现电压表的示数接近电源电压，反复移动滑动变阻器的滑片P，电压表示数基本不变．发生故障的原因可能是滑动变阻器同时接上面两个接线柱，或者小灯泡断路．
（5）为完成整个实验，应该选取最大阻值不小于35Ω的滑动变阻器．
（6）小红试图将定值电阻换成小灯泡来探究电流与电压的关系，你认为他的实验方案可行吗？不可行（选填“可行”或“不可行”），你的理由是灯丝的电阻随温度的变化而变化．

Answer 1

分析 （1）连接电路时，开关应断开；闭合开关前，滑动变阻器的滑片应该滑到最大值处；
（2）本实验中电压测定值电阻两端电压，由此补充电路连接；
（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，据此得出结论；
②将5Ω的电阻更换为10Ω的电阻接入电路后，应增大滑动变阻器接入电路中的电阻，使电压表的示数达到原来的示数不变；
（4）根据电路故障现象分析电路故障原因．
（5）根据串联电路特点和欧姆定律计算当变阻器连入阻值最大时，变阻器连入的阻值也最大，由此分析解答；
（6）知道灯丝的电阻受温度的影响，要探究电流与电压的关系，需保持电阻不变．

解答 解：
（1）为保护电路，连接电路时，开关应断开；闭合开关前，由图滑动变阻器的滑片应该滑到最大值最左端；
（2）探究电流跟电阻的关系实验中，电压测定值电阻两端电压，所以应与R并联，由此连接实物图，如图所示：
；
（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，由此得出结论：电压一定时，导体中的电流与电阻成反比；
②将5Ω的电阻更换为10Ω的电阻接入电路后，应增大滑动变阻器接入电路中的电阻，即滑片左滑，减小电路中的电流，使电压的示数达到2.5V；
（4）如果滑动变阻器同时接上面两个接线柱，或者灯泡断路，闭合开关，电压表压表的示数接近电源电压，反复移动滑动变阻器的滑片P，电压表的示数基本不变；
（5）探究电流跟电阻时，要保持R两端电压不变，根据串联电路的分压原理，当R=25Ω时，变阻器连入阻值最大，
所以R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{U-{U}_{R}}{\frac{{U}_{R}}{R}}$=$\frac{6V-2.5V}{\frac{2.5V}{25Ω}}$=35Ω，
为完成整个实验，应该选取最大阻值不小于25Ω的滑动变阻器；
（6）由于灯丝的电阻受温度的影响，要探究电流与电压的关系，需保持电阻不变，所以不能用小灯泡做此实验．
故答案为：（1）断开；最左端；（2）见上图；（3）①电压一定时，导体中的电流与电阻成反比；②左；2.5；（4）同时接上面两个接线柱；断路；（5）35；（6）不可行；灯丝的电阻随温度的变化而变化．

点评 此题是探究电流和电阻的关系，注意控制变量法在此实验中的应用，同时考查了电压表的连接及串分压在本题中的应用．其中的难点就是查找故障及判断滑动变阻器的最大值，注意分析的方法即所用到的知识．