Question

7．小明在“探究電流與電阻的關系”的實驗中，準備了 4.5V的電源電壓，實驗用到的電阻阻值分別為（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω、30Ω滑動變阻器規(guī)格為“20Ω 3A”．
（1）小 明電路連線有一處誤，請幫其改正．
（2）改正連線后，小明根據實驗數據畫出1-R圖象，可得出結論電壓一定時，電流與電阻成反比．
（3）上述實驗中，小明用5Ω的電阻做完實驗后，接下來的操作是將開關斷開，并將滑片移至最大阻值處，然后換上10Ω的電阻，閉合開關，移動滑片，使電壓表示數為2.5V時，讀出電流表的示數．當換上30Ω電阻時發(fā)現無論怎么移動滑動變阻器劃片，電壓表都達不到指定示數，可能原因是滑動滑動變阻器的最大阻值太�。�

Answer 1

分析 （1）掌握實物電路的連接，特別注意電流表、電壓表和滑動變阻器的接法，電壓表應與電阻并聯；
（2）分析圖象，得出電流與電阻的關系：電壓一定，電流與電阻成反比；
（3）換用較大的電阻前，應將滑片移至最大阻值處，換接電阻后，則應改變滑動變阻器的阻值，保持電壓表的示數不變；
根據串分壓的知識，當電阻值為30Ω時，根據I=$\frac{U}{R}$得出電路中電流，由R=$\frac{U}{I}$計算出電路中的總電阻，從而計算出滑動變阻器的阻值，與使用的變阻器的阻值比較即可得出原因．．

解答 解：（1）由圖知，電流表與電阻并聯了，應將電阻與電壓表并聯了，如圖所示：

（2）由圖象知，電壓一定時，電流和電阻成反比；
（3）用5Ω的電阻做完實驗后，應將開關斷開，并將滑片移至最大阻值處，再換接電阻；
由圖象知，當R=5Ω時，電流表的示數為0.5A，所以電阻兩端的電壓U=IR=0.5A×5Ω=2.5V，在整個過程中，R兩端的電壓保持2.5V不變；
將5Ω的電阻換為10Ω后，應改變電阻其的阻值，保持電壓表的示數為2.5V，并讀出電流表的示數；
當換上30Ω電阻時，此時電路中的電流為I₃=$\frac{U}{{R}_{3}}$=$\frac{2.5V}{30Ω}$=$\frac{1}{12}$A，
由I=$\frac{U}{R}$得，R_總3=$\frac{{U}_{總}}{{I}_{3}}$=$\frac{4.5V}{\frac{1}{12}A}$=54Ω；
根據串聯電路的總電阻等于各電阻之和可得：
變阻器需要串聯的最小阻值為R_滑最小=R_總-R₃=54Ω-30Ω=24Ω＞20Ω．
所以，發(fā)現無論怎么移動滑動變阻器滑片，電壓表都達不到指定示數．
故答案為：（1）如上圖；（2）電壓一定時，電流與電阻成反比；（3）將開關斷開，并將滑片移至最大阻值處；2.5；滑動滑動變阻器的最大阻值太�。�

點評 此題是探究電流跟電阻的關系實驗，需使電阻兩端的電壓不變，考查了對圖象的分析，同時涉及到了串聯電路電流、電壓的關系，及歐姆定律的變形應用．