Question

8．在探究電流與電壓、電阻的關(guān)系中：
【實驗器材】電源（電壓恒為4.5V），電流表、電壓表各一只，開關(guān)一個，三個定值電阻（5Ω、10Ω、15Ω），三只滑動變阻器（10Ω 1.5A、20Ω 1.5A、50Ω 1A），導(dǎo)線若干．
【實驗過程】
（1）在虛線框內(nèi)畫出圖所示實物圖的電路圖．

（2）小明按圖正確連接電路后，閉合開關(guān)前，應(yīng)把滑動變阻器的滑片滑到最右端（選填“左”或“右”），閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)為0，電壓表指針超過量程．你認(rèn)為造成這一現(xiàn)象的原因是電阻斷路．
（3）小紅在探究時，先將5Ω的電阻連入電路中，閉合開關(guān)，移動滑片，使電壓表的示數(shù)為1.5V，并記下電流值．接著斷開開關(guān)，取下5Ω電阻，改接10Ω的電阻（滑動變阻器滑片位置未動），當(dāng)他接入10Ω電阻后，閉合開關(guān)，應(yīng)將滑動變阻器滑片向右端移動（選填“左”或“右”），直至電壓表示數(shù)為1.5V，再次記下電流值．

電阻R/Ω	5	10	15
電流I/A	0.30	0.15	0.10

（4）接著小紅換用15Ω的電阻重復(fù)上述實驗，得到了上表中的實驗數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)得出：在電壓不變時，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比
（5）小紅實驗時所選擇的滑動變阻器規(guī)格是50Ω 1A．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實物圖畫出電路圖；
（2）閉合開關(guān)前，應(yīng)把滑動變阻器的滑片滑到阻值最大處，若電流表示數(shù)為0，說明電路可能斷路；電壓表示數(shù)超過量程即3V，說明電壓表與電源連通，則與電壓表并聯(lián)的支路以外的電路是完好的，則與電壓表并聯(lián)的電阻斷路了；
（3）根據(jù)控制變量法，研究電流與電阻的關(guān)系時，需控制定值電阻的電壓相同，當(dāng)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；
（4）分析表中數(shù)據(jù)得出結(jié)論；
（5）根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律及分壓原理確定變阻器的規(guī)格．

解答 解：（1）根據(jù)實物圖畫出電路圖，如下所示：

（2）閉合開關(guān)前，應(yīng)把滑動變阻器的滑片滑到阻值最大處，即最右端，閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)為0，電壓表指針超過量程．你認(rèn)為造成這一現(xiàn)象的原因是電阻斷路．
（3）斷開開關(guān)，取下5Ω電阻，改接10Ω的電阻（滑動變阻器滑片位置未動），根據(jù)分壓原理，電壓表示數(shù)變大；研究電流與電阻的關(guān)系時，要控制電壓表示數(shù)不變，應(yīng)減小變阻器的電壓，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，應(yīng)增大變阻器的電壓，由分壓原理，應(yīng)增大變阻器連入電路中的電阻，應(yīng)將滑動變阻器滑片向右端移動，直至電壓表示數(shù)為1.5V，再次記下電流值．
（4）由表中數(shù)據(jù)可知，電阻為原來的幾倍，通過的電流為原來的幾分之一，故得出的結(jié)論是：在電壓不變時，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比；
（5）根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，變阻器分得的電壓為U_滑=U-U_表=4.5V-1.5V=3V，變阻器的電壓為定值電阻的$\frac{3V}{1.5V}$=2倍，當(dāng)最大的定值電阻15Ω接入電路中，由分壓原理，變阻器連入電路中的電阻：R_滑=2×15Ω=30Ω，由表中數(shù)據(jù)可知，電路中的最大電流為0.3A，故選用50Ω 1A的變阻器．
故答案為：（1）如上所示；（2）右；電阻斷路；（3）右；電壓表示數(shù)為1.5V；（4）在電壓不變時，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比；（5）50Ω 1A．

點評 本題探究電流與電壓、電阻的關(guān)系，考查電路圖的畫法、注意事項、故障分析、操作過程、數(shù)據(jù)分析、控制變量法的運用及對器材的選擇．