Question

9．小良同學利用如圖甲所示的電路探究“電流跟電阻的關系”．已知電源電壓為6V且保持不變，實驗用到的電阻阻值分別為5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω．

（1）請你用筆畫線代替導線，把如圖甲所示的實驗電路補充完整．
（2）連接好電路后，應將滑動變阻器滑片滑到A（填“A”或“B”）端．定值電阻接入電路后，閉合開關，發現電流表有示數而電壓表無示數，則電路中的故障可能是定值電阻R₁短路（寫出一種）．
（3）小良同學一共做了三次實驗，先分別將5Ω和10Ω的電阻接上時，調節滑動變阻器到某一位置，記錄下對應的電流表示數，又將15Ω的電阻接上，直接讀出電流表的讀數并進行記錄，如圖乙所示為接15Ω電阻時電流表的示數為0.24A，可是將實驗的實際數據填入上表，分析上表中數據發現其結論與歐姆定律不相符，原因是沒有控制電壓表示數不變．

次數	電阻（Ω）	電流（A）
1	5	0.40
2	10	0.20
3	15

（4）發現問題并改正后，小良同學重做實驗，當把電阻由10Ω換成15Ω時，保持滑片的位置不變，則電壓表的示數會變大 （選填“變大”、“不變”或“變小”），為了保持電壓表的示數不變，他接下來的操作應將滑片向A（選填“A”或“B”）端移動才能正確完成探究實驗．
（5）小良同學在探究電流與電阻的關系時，電源電壓保持不變，他不斷改變電阻的阻值，如正確操作的話，應可以繪制I-R坐標圖應如圖中的D圖．

（6）為完成整個實驗，應選取D滑動變阻器．
A．20Ω  2A           B．20Ω  0.5A         C．50Ω  0.3A       D．50Ω  0.5A
（7）空閑之余，小良仍用前面實驗用的電源，又做了幾次實驗，實驗時保持滑動變阻器的滑片在某一位置不動，有了新的發現：可以將電流表改成直接讀出電阻值的歐姆表，請你幫他刻出0.10A處標為50Ω．

次數	1	2	3	4	5
電阻R/Ω	5	10	15	20
電流I/A	0.40	0.30	0.24	0.20	0.10

Answer 1

分析 （1）先確定電壓表量程，再將電壓表并聯在定值電阻兩端連接好電路；
（2）為保護電路，應將滑動變阻器滑片滑到阻值最大處；根據電流表和電壓表有示數進行分析具體原因；
（3）根據電流表量程和分度值讀出示數；分析表中數據發現其結論與歐姆定律不相符，原因是沒有控制電壓表示數不變；
（4）將10Ω電阻換成15Ω電阻，根據分壓原理，確定電壓表示數的變化；研究電流與電阻的關系時，應控制電阻的電壓不變，根據串聯電路電壓的規律和分壓原理確定滑片移動的方向；
（5）電壓一定時，電流與電阻成反比，據此判斷；
（6）根據串聯分壓特點進行分析解答；
（7）根據電源電壓和滑動變阻器的阻值不變結合歐姆定律及串聯電路的電流、電壓特點得出0.1A時的電阻值．

解答 解：（1）根據題意，電壓表應該選0～3V量程，將電壓表并聯在定值電阻兩端連接電路如下圖：

（2）為保護電路，應將滑動變阻器滑片滑到阻值最大處，即A端；電流表有示數，電壓表無示數，說明與電壓表并聯部分發生短路，即定值電阻R₁短路；
（3）由乙圖知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數為0.24A；分析表中數據可知，小良將15Ω的電阻接上時，沒有移動滑片，使電壓表示數保持不變，故結論與歐姆定律不相符；
（4）將10Ω電阻換成15Ω電阻，根據分壓原理，定值電阻的電壓變大，故電壓表示數變大；要控制電壓表示數不變，應減小電壓表的示數而增大變阻器的電壓，根據分壓原理，應增大滑動變阻器連入電路中的阻值，將滑片向A端滑動，才能正確完成探究實驗；
（5）根據歐姆定律可知，電壓一定時，電流與電阻成反比，故繪制I-R坐標圖應如D圖；
（6）由題意可知，電阻兩端的電壓為2V，則滑動變阻器兩端的電壓為4V，當25Ω的電阻接上時，根據串聯分壓特點可知，此時滑動變阻器的阻值應為50Ω，又因為當5Ω的電阻接上時，電流為0.4A，
故應選擇“50Ω 0.5A”的滑動變阻器；
（7）根據電源電壓和滑動變阻器的阻值不變，由表格中1、2數據知：I₁（R_滑+R₁）=I₂（R_滑+R₂），即0.4A×（R_滑+5Ω）=0.3A×（R_滑+10Ω），解得R_滑=10Ω，
由表格中數據值，I₅=0.1A，則R_總=$\frac{U}{{I}_{5}}$=$\frac{6V}{0.1A}$=60Ω，則阻值R₅=R_總-R_滑=60Ω-10Ω=50Ω．
故答案為：（1）如圖；（2）A；定值電阻R₁短路；（3）0.24；沒有控制電壓表示數不變；（4）變大；A；（5）D；（6）D；（7）50．

點評 本題考查了連接實物電路圖、實驗注意事項、電表讀數、實驗器材選擇等問題，難度較大，但需認真、細心分析．