Question

【題目】現有下列器材：學生電源（6V），電流表（0～0.6A，0～3A）、電壓表（0～3V，0～15V）、定值電阻（5Ω、10Ω、20Ω各一個）、開關、滑動變阻器和導線若干，小明利用這些器材探究“電壓不變時，電流與電阻的關系”。

（1）請根據實驗目的，用筆畫線代替導線將圖甲所示的實物連接成完整電路。（要求滑片向右移動時，電壓表示數變大導線不允許交叉）__________。

（2）閉合開關試觸時，發現電流表無示數，移動滑動變阻器的滑片P，電壓表示數始終接近電源電壓，造成這一現象的原因可能是_____。

（3）排除故障后，閉合開關，當選用5Ω的電阻時，移動滑片，使電流表示數如圖乙所示，記為0.5A；以后每更換一個阻值更大的電阻后，都應將滑動變阻器的滑片向_____（選填“A”或“B”）端移動，使電壓表的示數為_____V，同時記下對應的電流值。

（4）為完成整個實驗，應該選取哪種規格的滑動變阻器_____（填寫編號）。

A．50Ω0.4A B．30Ω1.0A C．20Ω1.0A

（5）根據實驗數據，小明利用描點法做出了如圖丙所示的I﹣R圖象，由于此圖線為曲線，小明認為不便直觀判斷I與R的定量關系，于是對圖象中的坐標進行了巧妙變換，從而直觀判斷出了I與R的關系，你認為小明的改進方法是_____。

（6）根據小明的改進圖象，可以得出的實驗結論為_____。

Answer 1

【答案】見解析： 電阻R斷路； A 2.5 B 作電流與電阻倒數的圖像； 電壓不變時，電流I與電阻的倒數成正比。

【解析】

（1）滑片向右移動時，電壓表示數變大，電流變大，變電阻減小，離下接線柱近，滑動變阻器與電阻串聯，電壓表與電阻并聯；

（2）若電流表無示數，說明電路可能斷路；移動滑動變阻器的滑片，電壓表示數接近電源電壓，說明電壓表與電源連通，則與電壓表并聯的支路以外的電路是完好的，則與電壓表并聯的電阻斷路了；

（3）根據控制變量法，研究電流與電阻的關系時，需控制定值電阻的電壓相同，當換上大電阻時，根據分壓原理確定電壓表示數的變化，由串聯電路電壓的規律結合分壓原理確定滑片移動的方向；

（4）探究電流與電阻的關系，應保持電阻兩端的電壓不變；根據串聯電路電壓的規律求出變阻器分得的電壓，根據分壓原理，求出當接入20Ω電阻時變阻器連入電路中的電阻，確定變阻器的規格；

（5）（6）根據可知，電壓保持不變時，電流與電阻成反比關系；因，即電壓保持不變時，電流I與電阻的倒數成正比分析，得出結論。

（1）滑片向右移動時，電壓表示數變大，電流變大，變電阻減小，離下接線柱近，滑動變阻器與電阻串聯，電壓表與電阻并聯，如下所示：

（2）電路連接正確后，閉合開關試觸時，發現電流表無示數，說明電路可能斷路；移動滑動變阻器的滑片，電壓表的示數始終接近電源電壓，說明電壓表與電源連通，則可能是電阻R斷路；

（3）由圖中數據知，電阻與對應的電流之積：，根據串聯分壓原理可知，將定值電阻由5Ω改接成10Ω的電阻，電阻增大，其分得的電壓增大；探究電流與電阻的實驗中應控制電壓不變，應保持電阻兩端的電壓不變，根據串聯電路電壓的規律可知應增大滑動變阻器分得的電壓，由分壓原理，應增大滑動變阻器連入電路中的電阻，所以滑片應向A端移動，使電壓表的示數為2.5V；讀出電流表示數；

（4）由圖知，電阻兩端的電壓始終保持2.5V，根據串聯電路電壓的規律，變阻器分得的電壓：，變阻器分得的電壓為電壓表示數的，則當接入20Ω的最定值電阻時，變阻器連入電路中的電阻為：

，故為了完成整個實驗，應該選取最大阻值至少28Ω、最大電流為0.5A的滑動變阻器，故選B。

（5）小明做出了如圖所示的I-R圖像，由于此圖線為曲線，不便直觀判斷I與R的定量關系，根據，可知，電壓不變時，電流I與電阻的倒數成正比，故將橫坐標R變為，從而直觀判斷出了I與R的關系。

（6）根據小明的改進圖像，可以得出的實驗結論：電壓不變時，電流I與電阻的倒數成正比。

故答案為：（1）如上所示：（2）電阻R斷路；（3）A；2.5；（4）B；（5）作電流與電阻倒數的圖像；（6）電壓不變時，電流I與電阻的倒數成正比。