Question

11．李老師組織同學(xué)們到實驗室探究電流與電阻的關(guān)系．實驗桌上提供了如圖甲所示的一些器材，其中電源電壓6V，滑動變阻器上標(biāo)有“1A  40Ω”字樣，定值電阻R₁=40Ω、R₂=20Ω、R₃=10Ω、R₄=5Ω．
（1）如圖乙所示是甲小組同學(xué)已連接好的部分電路，請你用筆畫線代替導(dǎo)線將實物電路連接完整．
（2）甲小組同學(xué)連好電路后，閉合開關(guān)發(fā)現(xiàn)無論怎樣移動滑動變阻器的滑片，電壓表示數(shù)始終為3V，電流表示數(shù)始終為0.07A．則產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因是滑動變阻器接法錯誤（變阻器電阻線全部接入電路）．
（3）甲小組同學(xué)排除故障后，分別用R₁、R₂進(jìn)行實驗，實驗時調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使電壓表的示數(shù)保持4V不變，并將電壓、電阻及對應(yīng)的電流記錄下來．然后，將電阻R₂換成R₃，你的下一步正確操作應(yīng)該是：使滑動變阻器的滑片向A（填“A”或“B”）端移動直至使電壓表的示數(shù)仍為4V為止．接著該小組同學(xué)又將R₃換成R₄，為完成該步實驗，他們應(yīng)改動電路才行，這一改動是將電流表的量程改成0～3A．
（4）乙小組同學(xué)們率先完成了本次實驗，他們作出的I-R圖象如圖丙所示，你從圖象中獲得的信息是：電壓一定，電流跟電阻成反比．
（5）乙小組同學(xué)余興未了，討論實驗桌上的器材，認(rèn)為還可以完成多個測量性和探究性實驗，他們列舉如下：①組成串聯(lián)電路；②用電流表測電流；③探究串聯(lián)電路的電流特點；④探究并聯(lián)電路的電流特點；⑤探究電流產(chǎn)生的熱量與電流的定性關(guān)系；⑥并聯(lián)電路的電壓關(guān)系．
請你幫助乙小組同學(xué)在⑥處填入一個還可完成的實驗…

Answer 1

分析 （1）探究電流與電阻的關(guān)系時，電流表與電阻串聯(lián)，電壓表與電阻并聯(lián)，滑動變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中；
（2）滑動變阻器要接一上一下兩個接線柱，如果滑動變阻器同時接下面兩個接線柱，滑動變阻器阻值全部接入電路，成為定值電阻，電路電阻很大，電流很小；
（3）探究電流與電阻的關(guān)系時，應(yīng)保持定值電阻兩端的電壓不變即電壓表的示數(shù)不變，當(dāng)小電阻替換大電阻時，定值電阻分得的電壓減小，要使電壓表的示數(shù)不變應(yīng)減小滑動變阻器分得的電壓，根據(jù)歐姆定律求出定值電阻為R₄時電流表的示數(shù)，然后確定改動的電路；
（4）分析圖丙中圖象，曲線上每一點對應(yīng)的電流和電阻的乘積相等，說明電壓一定時，導(dǎo)體中的電流與電阻成反比；
（5）由圖甲中實驗器材可知，選取電源、導(dǎo)線若干和不同的電阻組成并聯(lián)電路，然后利用電壓表測出電阻兩端的電壓探究并聯(lián)電路的電壓關(guān)系．

解答 解：（1）電流表與電阻串聯(lián)，電壓表與電阻并聯(lián)，滑動變阻器的任意上方接線柱與電阻串聯(lián)，如下圖所示：

（2）如果滑動變阻器同時接下面兩個接線柱A、B，滑動變阻器阻值全部接入電路，滑動變阻器被成為定值電阻，無論怎樣移動滑動變阻器的滑片，電表示數(shù)都不變，且電路中的電流較��；
（3）由R₁、R₂進(jìn)行實驗時，電壓表的示數(shù)保持4V不變，則電阻R₂換成R₃、R₃換成R₄時，因保持電壓表的示數(shù)為4V不變；
當(dāng)電阻R₂換成R₃時，定值電阻的阻值減小，分得的電壓減小，滑動變阻器分得的電壓增大，
要使電壓表的示數(shù)不變，應(yīng)減小變阻器分得的電壓，即滑片向A端移動減小接入電路中的電阻，知道電壓表的示數(shù)為4V為止；
圖乙中，電流表的量程為0～0.6A，當(dāng)將R₃換成R₄后，電流表的示數(shù)I=$\frac{{U}_{V}}{{R}_{4}}$=$\frac{4V}{5Ω}$=0.8A＞0.6A，
則電路中的改動是：將電流表的量程改成0～3A；
（4）分析圖丙圖象，曲線上每點對應(yīng)的電流和電阻的乘積都等于4V，說明電壓一直保持在4V，此時導(dǎo)體中的電流與電阻成反比，
故可得結(jié)論：電壓一定時，導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體的電阻成反比；
（5）利用圖甲中的電源、導(dǎo)線若干和不同的電阻組成并聯(lián)電路，然后利用電壓表測出電阻兩端的電壓探究并聯(lián)電路的電壓關(guān)系．
故答案為：
（1）實物圖的連接如上圖所示；
（2）滑動變阻器接法錯誤（變阻器電阻線全部接入電路）；
（3）A；電壓表的示數(shù)仍為4V；將電流表的量程改成0～3A； 
（4）成反比；
（5）并聯(lián)電路的電壓關(guān)系．

點評 本題考查了探究電流與電阻的關(guān)系的實驗，涉及到實物電路圖的連接、電路故障的判斷、滑動變阻器的使用和電路圖的設(shè)計等，關(guān)鍵是會利用控制變量法，這也是本題的重點．