Question

17．在學習了電阻的相關知識后，小明想要探究導體中電流與電阻的關系，他找來阻值分別為5Ω、10Ω、20Ω和25Ω的定值電阻各一個，并設計了如圖所示的電路進行實驗，電源電壓恒為6V．
（1）首先小明選擇的是5Ω的電阻連入電路，在連接電路時，開關應處于斷開狀態；
（2）連好電路后還應檢查電路連接是否正確，圖中小明連接的電路存在一處錯誤，請將錯誤的連線打“X”，并將正確連線改在圖中：
（3）在將電路改接正確后，小明便開始進行實驗，在閉合開關前，應將滑動變阻器的滑片移到A端（選填“A或B”）．閉合開關后，移動滑片使電壓表的示數為2V時，小明記錄下此時電流表的示數，然后斷開開關，用10Ω的電阻替換5Ω的，在閉合開關．如果不移動滑片，則電壓表示數會大于2V（選填“大于”、“等于”或“小于”），接下來小明應向A端（選填“A”或“B”）移動滑片，使電壓表示數認為2V，然后記錄此時電流表示數．
（4）小明按照上述方法，更換不同阻值電阻分別進行了實驗并記錄下相應數據如表

定值電阻阻值（Ω）	5	10	20	25
電流表示數（A）	0.40	0.20	0.10	0.08

分析表中的數據你所得到的結論是：在電壓不變的情況下，電流與電阻成反比．
（5）實驗室有以下規格的滑動變阻器，要完成以上實驗，小明所選用的滑動變阻器應是D
A、20Ω0.3A     B、20Ω   0.5A    C、50Ω    0.3A     D、50Ω   0.5A
（6）小花認為要得到科學的結論，還應多次進行實驗，除定值電阻外，實驗室并沒有額外的器材，在保證不損壞實驗器材的情況下，以下方案可行的是哪一個A
A、將電壓表的示數保持在2.4V不變，依次接入以上4個電阻，再次記錄不同電阻對應的電流．
B、將電壓表的示數保持在1.5V不變，依次接入以上4個電阻，再次記錄不同電阻對應的電流．
C、將電壓表的示數保持在2V不變，依次接更換阻值為30Ω、40Ω、50Ω的定值電阻，在多測幾組數據．

Answer 1

分析 （1）為了保護電路，在連接電路時，開關應處于斷開狀態；
（2）根據電壓表并聯在定值電阻的兩端，確定錯誤之處；
（3）為保護電路，在閉合開關前，應將滑動變阻器的滑片移到阻值最大處；端滑動變阻器和燈泡串聯在電路中，串聯電路有分壓作用，且分擔電壓和其電阻成正比；
（4）分析表格數據得出結論；
（5）由串聯電路特點及歐姆定律可以求出定值電阻最大時滑動變阻器接入電路的阻值，然后選擇滑動變阻器．
（6）由于定值電阻及變阻器的最大阻值，確定定值電阻兩端的電壓值．

解答 解：（1）為了保護電路，在連接電路時，開關應斷開；
（2）電壓表并聯在了定值電阻和滑動變阻器的兩端，應該將電壓表并聯在定值電阻的兩端，所以正確的接法如下圖：

（3）為保護電路，在閉合開關前，應將滑動變阻器的滑片移到阻值最大處的A端，滑動變阻器的滑片位置不變，當用10Ω的定值電阻代替5Ω的定值電阻時，電路中的總電阻變大，據I=$\frac{U}{R}$可知，電路中的電流變小，滑動變阻器兩端的電壓變小，據串聯電路中總電壓等于各分電壓之和，故定值電阻兩端的電壓變大，即電壓表的示數大于2V，為使定值電阻兩端的電壓保持2V不變，應增大滑動變阻器分得的電壓，應增大滑動變阻器接入電路中的電阻，將滑片向A移動．
（4）由表格中數據可知，電流和電阻的關系為：當電壓一定時，通過導體中的電流與電阻成反比；
（5）當定值電阻的電阻為25Ω時，電壓表的示數為2V，此時電路的電流為：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2V}{25Ω}$=0.08A，
此時滑動變阻器兩端的電壓為6V-2V=4V，
故滑動變阻器的電阻為：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{4V}{0.08A}$=50Ω，
電流的最大電流為：I_最大=$\frac{U}{{R}_{最小}}$=$\frac{2V}{5Ω}$=0.4A，故滑動變阻器的規格為：“50Ω 0.5A”．
（6）AB、當定值電阻為25Ω時，此時滑動變阻器最大阻值為50Ω，
因為$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}$=$\frac{{R}_{1}}{{R}_{2}}$，
即$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}$=$\frac{25Ω}{50Ω}$=$\frac{1}{2}$，即$\frac{{U}_{定值}}{{U}_{總}}$=$\frac{1}{1+2}$=$\frac{1}{3}$；
當滑動變阻器的阻值最大時，定值電阻兩端的電壓最小為：$\frac{1}{3}$×6V=2V，故需將定值電阻兩端的電壓控制為等于或高于2V，故A符合要求，B不符合要求；
C、當定值電阻為50Ω時，滑動變阻器最大阻值為50Ω，此時電阻相同，分壓相同，因為電源電壓為6V，故每一個電阻分得的電壓為3V，與此時電壓表的示數為2V矛盾，所以不符合要求，故C錯誤．
故選A．
故答案為：（1）斷開；（2）見上圖；（3）A；大于；A；（4）在電壓不變的情況下，電流與電阻成反比；（5）D；（6）A．

點評 此題考查了實物圖的連接、實驗器材的選擇、數據的處理、串聯電路的電壓特點等，此類題是今后中考考查的方向，體現了注重學生的實驗能力、動手操作能力和處理問題的能力，有一定難度．