Question

15．在做“探究导体中电流跟电阻的关系”的实验中，实验器材有：学生电源（6V 不变），电流表、电压表、定值电阻四个（5Ω、10Ω、15Ω、15Ω、20Ω各一个），滑动变阻器M（5Ω 3A），滑动变阻器N（10Ω 2A），开关，导线若干，实验电路如图1所示．
（1）闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应处于b（选填“a”或“b”）端，可以起到保护电路的作用；
（2）探究电流与电阻的关系的实验过程中，当A、B两点间的电阻R由5Ω更换为10Ω后．为了探究上述问题，应该缓慢将变阻器的滑片向b（选填“a”或“b”）端移动，保持电压表的度数不变，然后再读出另一个电表的读数．
（3）利用收集到的多组数据，作出了如图2所示的电流I随电阻R变化的关系图象，分析图象得出电流与电阻的关系可能是电压一定时，电流与电阻成反比；
（4）实验中选择的滑动变阻器应是N（选填“M”或“N”）

Answer 1

分析 （1）为防止电路中的电流过大，烧坏电路元件，闭合开关前滑动变阻器处于最大阻值处；
（2）当A、B两点间的电阻R由5Ω更换为10Ω后，定值电阻阻值变大，定值电阻分压变大，滑动变阻器分压变小，为保证电阻两端电压不变，应增大滑动变阻器接入电路中的电阻变大，据此进行解答；
（3）分析图象得出电流I随电阻R变化的关系，然后根据控制变量法得出结论；
（4）知道定值电阻两端不变的电压和电源的电压，根据串联电路的分压特点可知定值电阻为20Ω时滑动变阻器接入电路中电阻，然后确定滑动变阻器的规格．

解答 解：（1）为保护电路，闭合开关前，滑动变阻器的滑片处于最大阻值处的b端；
（2）当A、B两点间的电阻R由5Ω更换为10Ω后，定值电阻阻值变大，定值电阻分压变大，滑动变阻器分压变小，
为保证电阻两端电压不变，应增大滑动变阻器接入电路中的电阻变大，即缓慢将变阻器的滑片向b端移动；
（3）由I-R图象可知，通过电阻的电流与其阻值的乘积为定值4V不变，故可得结论：电压一定时，电流与电阻成反比；
（4）电源的电压U=6V，定值电阻两端的电压U_定=4V不变，则滑动变阻器两端的电压2V不变，
由串联电路中各处的电流相等可得：I=$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{滑}}$，即R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{{U}_{R}}$R=$\frac{2V}{4V}$R=$\frac{1}{2}$R，
当R=20Ω时，R_滑=$\frac{1}{2}$×20Ω=10Ω，故实验中选择的滑动变阻器应是N（10Ω 2A）．
故答案为：（1）b；保护电路；（2）b；电压；（3）电压一定时，电流与电阻成反比；（4）N．

点评 本题考查了实验的注意事项和实验的操作、分析实验数据得出结论、滑动变阻器规格的选择等，利用好串联电路的分压特点和控制变量法是关键．