Question

11．探究“电流与电阻关系”的电路图如图甲所示，可供使用的实验器材有：电源（电压恒为4.5V）、电流表、电压表、开关各一个，滑动变阻器（“10Ω2A”、“20Ω1A”）两个，定值电阻三个（5Ω、10Ω、15Ω），导线若干．
（1）连接好电路，闭合开关前变阻器的滑片P应该移至b端（选填“a”“b”）．
（2）闭合开关后，发现电流表无示数，电压表有示数且接近于电源电压，则电路中出现的故障可能是定值电阻发生了电阻R断路．
（3）排除故障后，小明通过实验测得多组数据，由这些数据得到如图乙所示的电流I随电阻R变化的图象，由图象可以得到的结论是：电压不变时，电流与电阻成反比．
（4）在上述实验中，小明先把5Ω的电阻接入电路中进行测量，接着又改用10Ω的电阻继续做实验，当把10Ω的电阻接入电路后，小明应将滑片P向b（选填“a”“b”）端移动至适当的位置，目的是保持电压表示数不变．
（5）该实验多次实验的目的是得出普遍性的规律．
（6）小明实验所选用的滑动变阻器的规格应该是“20Ω1A”．如果小明没有正确选用滑动变阻器，在实验中就会现这样的情况，当把15Ω的电阻接入电路时，发现无论怎样移动变阻器的滑片，都无法使电压表的示数达到实验要求的数值．

Answer 1

分析 （1）为保护电路，在闭合开关前，应将滑片移至最大阻值处；
（2）电流表无示数，电压表示数接近电源电压，则与电压表并联的电路断路；
（3）分析图象，得出电流和电阻的反比例关系；
（4）根据串分压的知识，接入较大的电阻后，电压表的示数变大，为使电压表的示数不变，应增大滑动变阻器的电阻值；
（5）该实验多次实验的目的是为了避免实验的偶然性得出具有普遍性的规律．
（5）根据串分压的知识，当电阻的阻值最大时，所需的滑动变阻器阻值最大，计算出此时滑动变阻器的阻值得出滑动变阻器的规格；
根据另一滑动变阻器的最大阻值求出电阻的阻值，便可得出结论．

解答 解：（1）滑动变阻器的下面接了左边的a接线柱，所以连接好电路，闭合开关前，将变阻器的滑片P移至b端使其阻值最大；
（2）电流表无示数，电压表有示数且接近于电源电压，则与电压表并联的电阻断路；
（3）分析乙图中的电流和电阻的关系可看出：电压一定时，通过导体的电流与它的电阻成反比；
（4）把5Ω的换为10Ω后，根据串分压的知识，电压表的示数变大，要探究电流与电阻的关系，需保持电压表的示数不变，应增大滑动变阻器的阻值，将滑片向b端滑动；
（5）该实验多次实验的目的是为了避免实验的偶然性得出具有普遍性的规律．
（6）由图象知，电阻两端的电压U=IR=0.5A×5Ω=2.5V；由串联电路电压的规律，变阻器分得的电压为4.5V-2.5V=2V，当接入15Ω电阻时，根据分压原理，变阻器连入电路中的电阻R_滑=$\frac{2V}{2.5V}$×15Ω=12Ω，故选用20Ω1A，
若选用10Ω2A的变阻器，当变阻器全部电阻连入电路时，由分压原理，定值电阻的最大值为R_定大=$\frac{2.5V}{2V}$×10Ω=12.5Ω，当把15Ω的电阻接入电路时，发现无论怎样移动变阻器的滑片，都无法使电压表的示数达到实验要求的数值．
故答案为：（1）b端；（2）电阻R断路；（3）电压不变时，电流与电阻成反比；（4）b，保持电压表示数不变；（5）得出普遍性的规律；（6）20Ω 1A；15．

点评 本题考查了连接电路图、电路故障分析、滑动变阻器作用、滑动变阻器调节等问题，是常考问题，一定要掌握；连接电路图时，注意电表量程的选择；本题难点是探究电流跟电阻关系的实验中，为了保持电阻两端的电压不变，根据串联电路的特点和欧姆定律得出定值电阻R与滑动变阻器连入电路的电阻阻值关系．