Question

5．在探究“通过导体的电流与电阻的关系”的实验中，小丁同学连接的电路如图1所示．

（1）请你检查一下电路，把接错的那一根导线找出来，打上“×”，再画线把它改到正确的位置上．
（2）重新连接好电路后，闭合开关，发现仅有一只电表有示数，造成这一现象的原因可能是D或E．（选填字母代号）
A．电流表断路   B．滑动变阻器短路    C．滑动变阻器断路  D．定值电阻短路  E．定值电阻处接触不良
（3）小华用如图2所示的电路，研究通过导体的电流与电阻的关系．电源电压8V．

实验次序	1	2	3	4	5
R1/Ω	10	20	30	40	50
I/A	0.6	0.3	0.2		0.12

（a）小华做第4次实验时，将电阻箱R₁的阻值从30Ω调为40Ω后，需向右（选填“左”或“右”）移动滑片，保持电压表示数不变，记录电流值，此时R₁与R₂的电功率之比是3：1．
（b）上表是小华实验过程记录的数据，可以初步得出的实验结论是电压一定时，电流与电阻成反比．
（c）小华对表格数据进行转换处理后，在坐标系中画出一条正比例函数图线．该坐标系是以电流I为纵坐标，以$\frac{1}{R}$为横坐标建立的．

Answer 1

分析 （1）根据实物图可知，电流表与电阻并联，电压表与电阻串联，应根据电流表与电阻串联，电压表与电阻并联连接；
（2）电流表有示数，说明整个电路是通路，电压表无示数，说明定值电阻相对于整个电路的电阻来说很小，所以定值电阻能够分得的电压很小，其原因是定值电阻短路或滑动变阻器连入电路阻值过大．
电流表无示数，说明电路出现断路；电压表有示数，说明电压表的正负接线柱与电源两极相连，因此电路故障为定值电阻断路．
（3）a、要探究电流和电阻的关系，需保持电阻两端的电压不变；
根据串分压的知识判断出电压表的变化及滑动变阻器阻值的变化，从而判断出滑片的移动方向；
根据公式P=UI判断电阻的电功率，求出两种情况下的功率之比；
b、分析电阻和电流的变化得出结论，在写结论时，注意控制的变量；
c、电压不变，电流与电阻成反比，则与电阻的倒数成正比．

解答 解：（1）为了使电流表与电阻串联，电压表与电阻并联，将电流表接线柱与电阻左端接线柱相连的导线去掉，将电阻左接线柱与电压表的负接线柱相连，改正后的电路如下图所示：

（2）根据电路可知，定值电阻与滑动变阻器串联，电流表测量电路电流，电压表测量定值电阻两端电压；若有一只电表没有示数，则有：
①电流表有示数，说明整个电路是通路，电压表无示数，说明定值电阻相对于整个电路的电阻来说很小，所以定值电阻能够分得的电压很小，其原因是定值电阻短路或滑动变阻器连入电路阻值过大所致，故选项D符合题意．
②电流表无示数，说明电路出现断路；电压表有示数，说明电压表的正负接线柱与电源两极相连，因此电路故障为定值电阻断路或定值电阻处接触不良，故选项E符合题意．
（3）a、电阻箱R₁的阻值从30Ω调为40Ω后，根据串联电路中的分压原理$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}$，电阻箱两端的电压U₁变大；探究电流和电阻的关系，需保持电阻两端的电压不变，所以要增大滑动变阻器接入电路的电阻，滑片P向右移动；
当滑动变阻器的电阻R₁=30Ω时，电路中电流为I=0.2A，电路中总电阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{8V}{0.2A}$=40Ω，
R₂=R-R₁=40Ω-30Ω=10Ω；
当R₁的阻值调至40Ω时，
因为P=UI，I=$\frac{U}{R}$，所以$\frac{{P}_{1}}{{P}_{2}}$=$\frac{{I}^{2}{R}_{1}}{{I}^{2}{R}_{2}}$=$\frac{{R}_{1}}{{R}_{2}}$=$\frac{40Ω}{10Ω}$=$\frac{4}{1}$；
b、分析记录的数据，保持导体的电阻一定，导体中的电流与两端电压成反比；
c、分析记录的数据可知，电阻一定时，电流与电阻成反比，函数图象应为反比例图象；要在坐标系中画出一条正比例函数图线，坐标系是以电流I为纵坐标，以电阻的倒数$\frac{1}{{R}_{1}}$为横坐标建立的．
故答案为：
（1）见上图；（2）D；E；
（3）右；电压表；3：1；电压一定时，电流与电阻成反比；$\frac{1}{R}$．

点评 本题考查了电压表、电流表的连接、电路故障的判断、滑动变阻器的调节，这是我们常考的内容，也是中考重点考查的内容，最后一题属于难题；要注意运用控制变量法探究问题，还要理解正比例和反比例图象，灵活运用欧姆定律和电功率的公式进行计算．