Question

3．小明利用如圖甲所示的電路探究電流跟電阻的關(guān)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）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(jié)論：電壓一定時，通過導體的電流與導體的電阻成反比．
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(guān)，然后將10Ω的電阻接入電路，閉合開關(guān)，向左（填“左”或“右”）移動滑片，使電壓表示數(shù)為2.5V時，讀出電流表的示數(shù)．
（3）為完成整個實驗，應該選取最大阻值不小于35Ω的滑動變阻器．

Answer 1

分析 （1）將滑動變阻器與電阻串聯(lián)，且要接一上一下，電壓表與電阻并聯(lián)；
（2）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(jié)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，可根據(jù)圖象上任意一點對應的電流和電阻值，由U=IR計算出電壓值；
（3）由圖3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．

解答 解：（1）將滑動變阻器與電阻串聯(lián)，變阻器已接了下面一個接線柱，可再接上面任意一個接線柱，將電壓表與燈泡并聯(lián)，如圖所示：

（2）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(jié)論：電壓一定時，導體中的電流與電阻成反比；
②由圖丙知，當R=5Ω時，電路中的電流I=0.5A，所以電阻兩端的電壓U=IR=0.5A×5Ω=2.5V；
將5Ω的電阻更換為10Ω的電阻接入電路后，電阻兩端的電壓將變大，此時應增大滑動變阻器接入電路中的電阻，使電壓的示數(shù)達到2.5V；
（3）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．
故答案為：
（1）如上圖所示；
（2）①反比；②2.5；
（3）35．

點評 本題是探究電流與電阻關(guān)系的實驗，考查了對控制變量法的應用，特別要掌握利用滑動變阻來控制電壓的操作方法，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．