Question

10．小明利用如圖甲所示的電路探究電流跟電阻的關系．已知電源電壓為6V且保持不變，實驗用到的電阻阻值分別為5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω．

（1）請根據(jù)圖甲將圖乙所示的實物電路連接完整（導線不允許交叉）．
（2）連接好電路，閉合開關，根據(jù)實驗現(xiàn)象判斷電路故障．

電壓表示數(shù)	電流表示數(shù)	燈的亮暗	電路故障
有示數(shù)接近電源電壓	無	不亮
無	有	不亮
無	無	不亮

（3）實驗中多次改變R的阻值，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使電壓表示數(shù)保持不變，記下電流表的示數(shù)，得到如圖丙所示的電流I隨電阻R變化的圖象．
①由圖象可以得出結論：電壓一定時導體中的電流與電阻成反比
②上述實驗中，小明用5Ω的電阻做完實驗后，接下來的操作是斷開開關，然后將10Ω的電阻接入電路，閉合開關，移動滑片，使電壓表示數(shù)為2.5V時，記錄電流表的示數(shù)．
（4）滑動變阻器的最小阻值不的小于35Ω．
（5）若使用銘牌為“25Ω 1A”的滑動變阻器，控制定值電阻兩端的電壓范圍為3V～5V．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實物圖畫電路圖可以根據(jù)電流流向法，即從電源的正極出發(fā)，先把串聯(lián)電路的元件逐個畫出，最后把電壓表并聯(lián)在定值電阻兩端即可；
（2）電路斷路，電路中無電流，斷開處兩端的電壓等于電源電壓，其它部分無電壓；
電路短路，電路中有電流，短路處兩端無電壓，用電器不工作；
（3）①分析圖丙中圖象，曲線上每一點對應的電流和電阻的乘積相等，據(jù)此得出結論；
②將5Ω的電阻更換為10Ω的電阻接入電路后，應增大滑動變阻器接入電路中的電阻，使電壓表的示數(shù)達到原來的示數(shù)不變；
（4）由圖丙找出實驗時電路的最小電流，由串聯(lián)電路的特點及歐姆定律求出此時滑動變阻器接入電路的阻值，據(jù)此確定滑動變阻器的最大阻值；
（5）根據(jù)電路中允許的最大電流判斷電阻兩端的最大電壓，根據(jù)滑動變阻器的最大阻值得出電阻兩端的最小電壓，從而判斷出范圍．

解答 解：（1）實物圖連接，如下圖所示：

（2）電流表無示數(shù)，燈泡不亮，則電路斷路，電壓表接近電源電壓，則與電壓表并聯(lián)的燈泡斷路；
電流表有示數(shù)，電壓表無示數(shù)，則與電壓表并聯(lián)的燈泡短路；
電流表、電壓表均無示數(shù)，燈泡不亮，則燈泡以外的電路斷路；
（3）①分析圖丙圖象，曲線上每點對應的電流和電阻的乘積都等于2.5V，由此得出結論：電壓一定時，導體中的電流與電阻成反比；
②換電阻前，先斷開開關，將5Ω的電阻更換為10Ω的電阻接入電路后，應增大滑動變阻器接入電路中的電阻，減小電路中的電流，使電壓的示數(shù)達到2.5V，記錄電流表的示數(shù)；
（4）由圖丙知，電路的最小電流I=0.1A，此時滑動變阻器接入電路的阻值最大，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，滑動變阻器兩端的電壓：
U_滑=U-U_R=6V-2.5V=3.5V，
由I=$\frac{U}{R}$可得，滑動變阻器接入電路的阻值：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.1A}$=35Ω，
即滑動變阻器的阻值不能小于35Ω．
（5）滑動變阻器允許通過的最大電流為1A，所以電路中的最大電流為1A，則$\frac{U}{5Ω}$=1A，U=5V；
當變阻器的阻值為25Ω時，分得的電壓最大，設電阻兩端的最小電壓為U′，則$\frac{U′}{{R}_{大}}$=$\frac{6V-U′}{{R}_{滑}}$，即$\frac{U′}{25Ω}$=$\frac{6V-U′}{25Ω}$，解得U′=3V，所以電壓的范圍為3V～5VV．
故答案為：
（1）如上圖所示；
（2）

電壓表示數(shù)	電流表示數(shù)	燈的亮暗	電路故障
有示數(shù)接近電源電壓	無	不亮	燈泡斷路
無	有	不亮	燈泡短路
無	無	不亮	燈泡以外電路斷路

（3）①導體中的電流與電阻成反比；②斷開開關；2.5；電流表的示數(shù)；
（4）35；
（5）3V～5V．

點評 本題通過實驗探究考查了電學元件的使用、分析圖象獲取信息的能力，難度適中，但需認真、細心分析．