Question

7．小明在“探究電流與電阻的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，準(zhǔn)備了 4.5V的電源電壓，實(shí)驗(yàn)用到的電阻阻值分別為（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω、30Ω滑動(dòng)變阻器規(guī)格為“20Ω 3A”．
（1）小 明電路連線(xiàn)有一處誤，請(qǐng)幫其改正．
（2）改正連線(xiàn)后，小明根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)出1-R圖象，可得出結(jié)論電壓一定時(shí)，電流與電阻成反比．
（3）上述實(shí)驗(yàn)中，小明用5Ω的電阻做完實(shí)驗(yàn)后，接下來(lái)的操作是將開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，并將滑片移至最大阻值處，然后換上10Ω的電阻，閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑片，使電壓表示數(shù)為2.5V時(shí)，讀出電流表的示數(shù)．當(dāng)換上30Ω電阻時(shí)發(fā)現(xiàn)無(wú)論怎么移動(dòng)滑動(dòng)變阻器劃片，電壓表都達(dá)不到指定示數(shù)，可能原因是滑動(dòng)滑動(dòng)變阻器的最大阻值太小．

Answer 1

分析 （1）掌握實(shí)物電路的連接，特別注意電流表、電壓表和滑動(dòng)變阻器的接法，電壓表應(yīng)與電阻并聯(lián)；
（2）分析圖象，得出電流與電阻的關(guān)系：電壓一定，電流與電阻成反比；
（3）換用較大的電阻前，應(yīng)將滑片移至最大阻值處，換接電阻后，則應(yīng)改變滑動(dòng)變阻器的阻值，保持電壓表的示數(shù)不變；
根據(jù)串分壓的知識(shí)，當(dāng)電阻值為30Ω時(shí)，根據(jù)I=$\frac{U}{R}$得出電路中電流，由R=$\frac{U}{I}$計(jì)算出電路中的總電阻，從而計(jì)算出滑動(dòng)變阻器的阻值，與使用的變阻器的阻值比較即可得出原因．．

解答 解：（1）由圖知，電流表與電阻并聯(lián)了，應(yīng)將電阻與電壓表并聯(lián)了，如圖所示：

（2）由圖象知，電壓一定時(shí)，電流和電阻成反比；
（3）用5Ω的電阻做完實(shí)驗(yàn)后，應(yīng)將開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，并將滑片移至最大阻值處，再換接電阻；
由圖象知，當(dāng)R=5Ω時(shí)，電流表的示數(shù)為0.5A，所以電阻兩端的電壓U=IR=0.5A×5Ω=2.5V，在整個(gè)過(guò)程中，R兩端的電壓保持2.5V不變；
將5Ω的電阻換為10Ω后，應(yīng)改變電阻其的阻值，保持電壓表的示數(shù)為2.5V，并讀出電流表的示數(shù)；
當(dāng)換上30Ω電阻時(shí)，此時(shí)電路中的電流為I₃=$\frac{U}{{R}_{3}}$=$\frac{2.5V}{30Ω}$=$\frac{1}{12}$A，
由I=$\frac{U}{R}$得，R_總3=$\frac{{U}_{總}(cāng)}{{I}_{3}}$=$\frac{4.5V}{\frac{1}{12}A}$=54Ω；
根據(jù)串聯(lián)電路的總電阻等于各電阻之和可得：
變阻器需要串聯(lián)的最小阻值為R_滑最小=R_總-R₃=54Ω-30Ω=24Ω＞20Ω．
所以，發(fā)現(xiàn)無(wú)論怎么移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，電壓表都達(dá)不到指定示數(shù)．
故答案為：（1）如上圖；（2）電壓一定時(shí)，電流與電阻成反比；（3）將開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，并將滑片移至最大阻值處；2.5；滑動(dòng)滑動(dòng)變阻器的最大阻值太小．

點(diǎn)評(píng) 此題是探究電流跟電阻的關(guān)系實(shí)驗(yàn)，需使電阻兩端的電壓不變，考查了對(duì)圖象的分析，同時(shí)涉及到了串聯(lián)電路電流、電壓的關(guān)系，及歐姆定律的變形應(yīng)用．