Question

6．小红利用图甲所示的电路探究电流与电阻的关系．已知电源电压为6V且保持不变，实验用到的电阻阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω．

（1）实验中多次改变R的阻值，调节滑动变阻器的滑片，使电压表示数保持不变，记下电流表的示数，得到如图乙所示的电流I随电阻R变化的图象，由图象可得出结论：电压一定时，导体中的电流与电阻成反比．
（2）在上述实验中，某同学在读取完电流表示数后，直接拆下阻值为5Ω的电阻，改换成阻值为10Ω的电阻，请你指出他在操作中的错误：没有断开开关；在读取电流表示数之前，他应进行的操作是：向左　移动滑片，使电压表示数为2.5V．
（3）若在实验过程中出现电流表示数为0，电压表的示数为6V，则电路出现的故障可能是电阻断路．
（4）小红想将定值电阻换成小灯泡来探究电流与电压的关系，你认为她的实验方案可行吗？不可行（选填“可行”或“不可行”）．
（5）根据如图丙所示的小磁针指向，画出通电螺线管的导线绕法．

Answer 1

分析 （1）根据图象分析电流和电阻的关系：电压一定，电流和电阻成反比；分析图丙中图象，曲线上每一点对应的电流和电阻的乘积相等，据此得出结论；
（2）在连接电路时，必须断开开关；拆下阻值为5Ω的电阻改换成阻值为10Ω的电阻，则根据电路中的电阻变大，根据欧姆定律和串联电路的电压特点判断电压表示数的变化；将滑动变阻器的滑片移到最左端时接入电路中的电阻最大，将5Ω的电阻更换为10Ω的电阻接入电路后，应减小滑动变阻器接入电路中的电阻，使电压表的示数达到原来的示数不变；
（3）电流表示数为零说明电路断路，电压表有示数说明电压表和电源连接的部分电路正常；
（4）知道灯丝的电阻受温度的影响，要探究电流与电压的关系，需保持电阻不变．
（5）由磁极间的相互作用可知螺线管的磁极，则由右手螺旋定则可知螺线管的绕法．

解答 解：（1）分析图乙图象，曲线上每点对应的电流和电阻的乘积都等于2.5V，由此得出结论：电压一定时，导体中的电流与电阻成反比；
（2）据题意可知，这位同学没有断开开关就更换电阻，是错误的；拆下阻值为5Ω的电阻改换成阻值为10Ω的电阻，则电路中的电阻变大，根据欧姆定律可知电路中的电流变小，变阻器两端的电压减小，由于电源电压不变，根据串联电路的电压特点可知：10Ω电阻两端的电压变大，即电压表示数变大．在用10Ω电阻替换5Ω电阻时，应先断开开关，拆下5Ω的电阻，然后换上10Ω的电阻，闭合开关，由于10Ω电阻两端的电压变大，所以应增大滑动变阻器接入电路中的电阻，将即滑动变阻器的滑片向左移动，减小电路中的电流，使电压的示数达到2.5V．
（3）电流表的示数为零说明电路中有断路，再根据电压表的示数判断出电路故障．电压表示数为3V等于电源电压，说明电压表的两个接线柱和电源连接的部分没有断路，所以故障是电阻断路了；
（4）由于灯丝的电阻受温度的影响，要探究电流与电压的关系，需保持电阻不变，所以不能用小灯泡做此实验．
（5）小磁针N极接近螺线管，因异名磁极相互吸引，则螺线管右侧为S极，左侧为N极；
电源右侧为正极，则由右手螺旋定则可知螺线管的绕向如图：

故答案为：（1）电压一定时，导体中的电流与电阻成反比；（2）没有断开开关；左；（3）电阻断路；（4）不可行；（5）如上图．

点评 本题考查了电路故障的判断、控制变量法在实验结论中的应用等，关键：一是会根据电源的电压和电路中的最大电流确定电表的量程；二是会根据控制变量法分析实验数据得出结论，特别是会分析表中的示数得出电流与电阻的关系．