Question

小明利用如图甲所示的电路探究“电流跟电阻的关系”．已知电源电压为6V且保持不变，实验用到的电阻阻值为5、10、20．
（1）请根据图甲将图乙所示的实物电路连接完整（导线不允许交叉）；
（2）闭合开关后，发现电流表无示数，而电压表有示数，原因可能是________；
（3）排除故障后，进行实验，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，得到如图丙所示的电流I随电阻R变化的图象；
①由图象可以得出结论：电压一定时，________；
②上述实验中，小明用5Ω的电阻做完实验后，然后将10Ω的电阻接入电路，闭合开关，电压表的示数将会变________（选填“变大”、“变小”或“不变”），此时应该向________（选填“左”或“右”）移动滑片，使电压表示数为________V，然后读出电流表的示数；
（4）实验室提供了三个不同规格的滑动变阻器，A：“30Ω　2A”，B：“50Ω　1A”，C：“100Ω　0.1A”，要完成整个实验，应该选取滑动变阻器________（填代号），不选外两个滑动变阻器的原因分别是：①________，②________．

Answer 1

解：（1）电压表与电阻R并联，滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中，如下图所示：

（2）闭合开关后，发现电流表无示数，而电压表有示数，原因可能是电流表短路或电压表并联的电阻断路；
（3）①分析图丙图象，曲线上每点对应的电流和电阻的乘积都等于2V，由此得出结论：电压一定时，导体中的电流与电阻成反比．
②将5Ω的电阻换成了10Ω的电阻时，串联电路的总电阻变大，根据欧姆定律可知电路中电流变小，滑动变阻器分得的电压变小，电阻分得的电压变大；
要探究电流和电阻之间关系，必须保持电阻两端的电压不变，即与电阻并联的电压表示数不变，所以应调节滑片向左移动，增大滑动变阻器接入电路的电阻，使电压表的示数达到2V时，读取电流表示数．
（4）电压表的示数2V不变，R的阻值为5Ω、10Ω、20Ω时，根据I=可得，对应的电流依次为0.4A、0.2A、0.1A，
因C规格的滑动变阻器允许通过的电流太小，故不能选；
滑动变阻器两端的电压U_滑=U-U_R=6V-2V=4V，
根据R_滑=可得，滑动变阻器接入电路的电阻依次为10Ω、20Ω、40Ω，
因A规格滑动变阻器的最大阻值偏小，不符合要求，所以不能选，而B规格的滑动变阻器符合要求，故选B．
故答案为：（1）如上图所示；（2）电流表短路或电阻R断路；（3）①导体中的电流与电阻成反比；②变大；左；2；（4）B；若选A，其最大阻值偏小，用20Ω电阻进行实验时电压调不到2V；若选C，它所能通过的电流太小，有可能被烧坏．
分析：（1）由电路图可知，电压表与电阻R并联，滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中．
（2）电压表有示数说明，电压表两接线柱与电源之间是通路，电流表无示数说明电路断路或电流表短路，即电路故障可能是电流表短路或电压表并联的部分断路．
（3）①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将5Ω的电阻换成了10Ω的电阻时，电路中的总电阻变大，电路中的电流减小，滑动变阻器两端的电压减小，电压表的示数变大；要探究电流和电阻之间关系，必须保持电阻两端的电压不变，即与电阻并联的电压表示数不变，为保证电阻两端的电压不变，要通过调节滑片，使滑动变阻器两端的电压变大，从而使电阻两端的电压变为原来的值．
（4）实验中电压表的示数2V不变，根据欧姆定律求出电阻为5Ω、10Ω、20Ω时电路中的电流，根据串联电路的分压特点求出滑动变阻器接入电路的电阻即可得出所选取滑动变阻器的规格和不选外两个滑动变阻器的原因．
点评：根据题目数据选择合适的滑动变阻器，不但考虑滑动变阻器允许通过的电流，也要考虑滑动变阻器的电阻．电路电流不能超过滑动变阻器允许通过的最大电流，滑动变阻器最大电阻稍大于电路需要的电阻，这样，滑动变阻器既能满足电路要求，也能使电路准确获得需要的数据．