Question

11．研究欧姆定律的实验中

实验序号	1	2	3	4
电阻R/Ω	5	5	5	5
电压U/V	0.5	1.0	1.5	2.0
电流I/A	0.1	0.2	0.3	0.4

（1）如图是未完成的实验电路，请你以笔画线代替导线完成电路连接，要求开关S闭合后，滑动变阻器的滑片P向左移动时，电流表的示数变大．
（2）小柯连接好电路后，闭合开关，移动滑动变阻器滑片，发现电流表和电压表都有示数但示数不变，其原因可能是C（只填序号）．
A．电流表短路                                                B．R断路
C．滑动变阻器短路                                         D．滑动变阻器断路
（3）上面表格中记录的是部分实验数据，分析数据可以得到的结论是在电阻一定时，电流与电压成正比．
（4）小柯在“研究电流和电阻关系”时，电源电压保持4.5伏不变，电压表量程为0～3伏．
①先用5Ω的电阻R接入电路，闭合开关后移动滑动变阻器的滑片使电压表的读数为2V，读出电流表的读数为0.4A．
②断开开关S，将阻值为5Ω的电阻换成阻值为15Ω的电阻接入电路，则下一步进行的操作是：断开开关，把滑动变阻器阻值调至最大，再闭合开关，移动滑动变阻器的滑片使电压表的示数仍为2V．

Answer 1

分析 （1）电流表与电阻串联，电压表与电阻并联，注意电表的正负接线柱的连接；滑动变阻器两接线柱“一上一下”的串联在电路中，电流表的示数变化和滑动变阻器接入电路的阻值变化有关，滑动变阻器接入阻值变小时电流表的示数就变大．
（2）电流表和电压表都有示数但示数，说明电路为通路，根据滑动变阻器的连接方式分析原因；
（3）根据表格中的数据，利用控制变量法分析；
（4）用大电阻替换小电阻进行实验，电阻分压变大，为保持电阻电压不变，应移动滑片，使滑动变阻器接入电路的阻值变大，减小电阻两端电压，直到电压减小到固定值为止．

解答 解：（1）滑动变阻器与R串联，滑片向右移动时电流表示数变大，也就是说滑片向右移动时接入电路的阻值变小了，导线必须选择B接线柱；由表格中的数据可知，电流表的量程为0-0.6A；连接实物图如图所示：

（2）闭合开关，移动滑动变阻器滑片，发现电流表和电压表都有示数但示数不变，这说明电路是通路，滑动变阻器没有起到调节作用；
A．电流表短路，则电流表无示数，电压表有示数，移动滑片，电压表示数会发生变化，故A错误；
B．R断路，则电流表无示数，电压表测量电源电压，故B错误；
C．滑动变阻器短路，则电流表和电压表都有示数，移动滑片，电流表电压表示数不变，故C正确；
D．滑动变阻器断路，则电流表和电压表都无示数，故D错误．
故选：C．
（3）由表格中的数据可知，电阻不变，当电压变大时，电流也会变大，故结论为：在电阻一定时，电流与电压成正比；
（4）当5Ω的电阻接入电路时，此时滑动变阻器接入电路的电阻为：R'=$\frac{U'}{I}$=$\frac{4.5V-2V}{0.4A}$=6.25Ω；
当直接将15Ω的电阻替换5Ω的电阻时，电压表的示数为：U_实=$\frac{U}{{R}_{总}}$×R''=$\frac{4.5V}{6.25Ω+15Ω}$×15Ω=3.18V；
由于电压表的量程为0-3V，故超过了电压表的量程；所以接下来的步骤是：断开开关，把滑动变阻器阻值调至最大，再闭合开关，移动滑动变阻器的滑片使电压表的示数仍为2V．
故答案为：（1）如图；（2）C；（3）在电阻一定时，电流与电压成正比；（4）断开开关，把滑动变阻器阻值调至最大，再闭合开关．

点评 本题的关键是：①知道滑动变阻器既可以使导体两端电压发生变化，也可以使导体两端电压保持不变．②根据控制变量法可知，探究电流与电阻的关系，必须保持电阻R两端电压保持一定．