Question

18．在“探究導體的電流跟電阻的關系”實驗中，老師提供的器材有：電源（電壓恒為4.5V），電流表、電壓表和開關各一個，四個定值電阻（10Ω、15Ω、20Ω、30Ω），兩個滑動變阻器（規(guī)格分別是“5Ω，2A”、“20Ω，1A”），導線若干

（1）實驗電路圖如圖甲所示，用筆畫線將實驗電路圖連接完整
（2）實驗時，先在a、b間接入10Ω電阻，移動滑片P，使電壓表示數(shù)為3V，并記錄相應的電流值，再改接15Ω的電阻，此時滑片P應向c（選填“c”或“d”）端移動，這樣移動滑片的目的是使定值電阻兩端的電壓保持3V不變
（3）本實驗需在a、b間先后接入上述四個定值電阻，為完成整個實驗，應該選取規(guī)格為“20Ω 1A”的滑動變阻器．
（4）通過實驗獲得數(shù)據(jù)，繪制出如圖乙所示的圖象，由圖象可得出結(jié)論電壓一定時，通過導體的電流與導體的電阻成反比．

Answer 1

分析 （1）由電路圖可知，電壓表與電阻R并聯(lián)，電阻與滑動變阻器、電流表串聯(lián)，然后根據(jù)電流從正接線流入，負接線柱流出將電流表接入電路中；
（2）根據(jù)控制變量法，研究電流與電阻的關系時，需控制定值電阻的電壓相同，當換上大電阻時，根據(jù)分壓原理確定電壓表示數(shù)的變化，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律結(jié)合分壓原理確定滑片移動的方向；
（3）當將電阻由1Ω更換為15Ω后，定值電阻阻值變大，定值電阻分壓變大，滑動變阻器分壓變小，為保證電阻兩端電壓不變，應向c端移動滑動變阻器滑片，使滑動變阻器接入電路的阻值變大，使定值電阻兩端電壓保持3V不變；
（4）滑動變阻器最大阻值太小，滑動變阻器的最大分壓太小，定值電阻不能達到1.5V，為使實驗能正常進行，可以更換最大阻值大的滑動變阻器或使定值電阻兩端電壓變大；
（5）用控制變量法進行分析，即電壓一定時，通過導體的電流與電阻成正比．

解答 解：（1）①變阻器按一上一下接入電路中，定值電阻與滑動變阻器，由圖中數(shù)據(jù)，電流表選用小量程串聯(lián)接入電路，電流從“+”接線柱流入，從“-”接線柱流出；如圖所示：

（2）根據(jù)串聯(lián)分壓原理可知，將定值電阻10Ω改接成15Ω的電阻，電阻增大，其分得的電壓增大；
探究電流與電阻的實驗中應控制電壓不變，應保持電阻兩端的電壓不變，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律可知應增大滑動變阻器分得的電壓，由分壓原理，應增大滑動變阻器連入電路中的電阻，所以滑片應向c端移動，使電壓表的示數(shù)為3V；
在連接電路時，要求先將開關斷開，滑動變阻器滑片處于最大阻值處，故選項D符合題意；
（3）定值電阻由5Ω更換為10Ω后，定值電阻分壓變大，大于原來的電壓，為保持定值電阻兩端電壓不變，由電路圖可知，應向c端移動滑動變阻器滑片，增大滑動變阻器接入電路的阻值，增大滑動變阻器的分壓，使定值電阻兩端電壓減小到原來的3V，保持定值電阻兩端電壓一定．
（4）實驗中，當定值電阻是30Ω時，流過電路的電流：
I=$\frac{3V}{30Ω}$=0.1A，
滑動變阻器接入電路的阻值應為：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}=\frac{4.5V-3V}{0.1A}$=15Ω＞5Ω，
為使實驗能順利進行，可以更換最大阻值較大的滑動變阻器，使用規(guī)格為“20Ω；1A”的滑動變阻器；
（5）從圖乙數(shù)據(jù)，U=IR=0.3A×10Ω=0.2A×15Ω=0.1A×30Ω=3V，可以看出，導體兩端的電壓一定時，通過導體的電流跟導體的電阻成反比．
故答案為：（1）如上圖；
（2）c；使定值電阻兩端的電壓保持3V不變；
（3）“20Ω  1A”；
（5）電壓一定時，通過導體的電流與導體的電阻成反比．

點評 本題考查了連接電路圖、操作過程，器材的選擇和控制變量法的運用及分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論的能力．