Question

15．在研究“导体电流与电阻关系”的实验中，同学们利用了阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω的定值电阻和变阻器进行了探究，变阻器规格是“10Ω 1A”，电源电压4.5V并保持不变．

（1）用笔画线代替导线，将图甲中电路连接完整．
（2）闭合开关前，电流表指针如图乙所示，对电流表的操作应该是调零．正确操作后，闭合开关，发现电流表指针仍然如图乙所示，原因是电流表正负接线柱接反了．
（3）先接入15Ω的电阻，调节滑片时电压表示数为3V，观察到电流表示数如图丙所示，则电流表示数为0.2A；用10Ω电阻代替15Ω电阻接入电路，应将滑片向左端（选填“左”或“右”）移动，才能使电压表示数保持3V，并记录下电流表示数为0.3A；用5Ω电阻代替10Ω电阻接入电路，正确操作电流表示数为0.6A．
（4）分析三次的实验数据，可得出电流与电阻的关系是当电压 一定时，电流与电阻成反比．
（5）王强同学继续探究：他用了30Ω的定值电阻代替原来的电阻实验，发现无论怎样移动滑片都不能满足电压表示数为3V，原因是变阻器的最大阻值太小；要使电压表示数保持3V，要求变阻器的最大阻值最少为15Ω．

Answer 1

分析 （1）将电压表并联在电阻的两端；
（2）由图乙，电流表指针没有指在零刻度线上，使用电流表前应对电流表进行机械调零，使指针指在零刻度线上；
根据电流表指针反向偏转回答；
（3）根据电流表量程和分度值读出丙图中其示数；研究导体电流与电阻关系中要保持R两端电压不变，由此分析10Ω电阻代替15Ω电阻后滑片的移动方向；
（4）根据三次实验中电流与对应电阻关系分析得出结论；
（5）根据串分压的知识，若电阻增大，分得的电压将变大，要减小电阻两端的电压，需增大滑动变阻器的阻值．

解答 解：（1）将电压表并联在电阻的两端，如下图所示：

（2）由图乙可知，电流表指针没有指在零刻度线上，应先对电流表调零；电流表指针反向偏转，说明电流表正负接线柱接反了；
（3）由图丙可知，电流表的量程为0-0.6A，分度值0.02A，示数为0.2A；
此时R两端电压为3V，因为导体电流与电阻关系中要保持R两端电压不变，当用10Ω电阻代替15Ω电阻接入电路，总电阻减小，根据欧姆定律可知电路中电流变大，滑动变阻器分得的电压变大，电阻分得的电压减小，所以应调节滑片向左移动，减小滑动变阻器接入电路的电阻，使电压表的示数保持不变；
（4）三次实验电阻分别为15Ω、10Ω、5Ω，三次通过的电流分别是0.2A、0.3A、0.6A．每次的电流与电阻和乘积相等，由此可得：电压一定时，通过导体的电流与导体电阻成反比；
（5）无法使电压表的示数达到实验要求的值，可能由于滑动变阻器的最大阻值太小，把滑动变阻器阻值全部接入电路时，滑动变阻器分得的电压还是较小，不能使电阻两端达到要求的值；
电源电压为4.5V，根据串联电路电压的规律，所以变阻器要分去的电压为4.5V-3V=1.5V，即变阻器的电压为定值电阻电压的$\frac{1}{2}$，根据分压原理，变阻器连入电路中的电阻为$\frac{1}{2}$×30Ω=15Ω，即变阻器的最大阻值至少为15Ω．
故答案为：（1）如上图所示；
（2）调零；电流表正负接线柱接反了；
（3）0.2；左；
（4）电压一定时，电流与电阻成反比；
（5）滑动变阻器的最大阻值太小；15Ω．

点评 本题研究“导体电流与电阻关系”，考查电路的连接、器材的调试、操作过程、数据的分析及对器材的要求等知识，综合性较强．为中考的热点问题．