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分别为5Ω、10Ω、20Ω．（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）实验电路接好后，合上开关时，小明发现全班各小组的电路出现了以下故障：
①故障现象：两表的示数均较小．检测：移动滑动变阻器滑片，现象不变；故障原因是______．
②故障现象：电压表示数较大、电流表无示数．检测：取下电阻，两表的示数不变；故障原因是______．
（3）排除故障后进行试验，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随电阻R变化的图象：①由图象可以得出结论______；
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______（选填“变大”、“变小”或“不变”），此时应该向______（选填“左”或“右”）移动滑片；
（4）实验室提供了两个不同规格的滑动变阻器：A：“30Ω 2A”，B：“50Ω 1A”，要完成上述实验，应该选取滑动变阻器______（填代号），不选另外一个滑动变阻器的原因是______．

Answer 1

解：（1）根据图甲所示电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示．
（2）①闭合开关，电流表示数很小，说明电路电阻很大，电压表示数很小，说明定值电阻电压很小，与定值电阻串联的滑动变阻器分压较大，滑动变阻器接入电路的阻值很大；移动滑片，现象不变，说明移动滑片，不能改变滑动变阻器接入电路的阻值，综合分析可知，滑动变阻器同时接下面两个接线柱，滑动变阻器被接成了定值电阻．
②闭合开关，电流表无示数，说明电路存在断路；电压表示数较大，说明电压表与电源两极相连，电压表并联电路之外电路不存在断路；取下电阻，两表示数不变，说明与电压表并联的电阻断路．
（3）①由图丙所示图象可知，在电压一定的情况下，电流与电阻乘积是一个定值，即电流与电阻成反比，由此可知，在电压一定的情况下，电流与电阻成反比；
②用5Ω的电阻做完实验后，然后将10Ω的电阻接入电路，定值电阻分压变大，电压表的示数将变大，为保持电阻两端电压不变，由电路图可知，应向左端移动滑片，增大滑动变阻器接入电路的阻值，增大滑动变阻器分压，减小定值电阻两端电压，以便保持定值电阻电压不变．
（4）由图象可知，当定值电阻阻值为20Ω时，电路电流为0.1A，∵I=，∴电路总电阻R_总===60Ω，R_滑=R_总-R=60Ω-20Ω=40Ω＞30Ω，因此实验应选滑动变阻器B．
故答案为：（1）电路图如图所示；（2）①滑动变阻器同时接下面两个接线柱；②电阻断路；（3）①在电压一定时，电流与电阻阻值成反比；②变大；左；（4）B；定值电阻为20Ω时，滑动变阻器接入电路的阻值为40Ω，大于A的最大阻值．
分析：（1）根据图甲所示电路图连接实物电路图．
（2）根据电路故障现象分析电路故障原因．
（3）根据图象分析电流与电阻间的关系；用大电阻替换小电阻后，电阻分压变大，电压表示数变大，为保持电阻两端电压不变，应增加滑动变阻器接入电路的阻值，增大滑动变阻器的分压，使定值电阻两端电压变小，以便保持电阻两端电压不变．
（4）根据图象求出定值电阻最大时的电路电流，由串联电路特点及欧姆定律求出此时滑动变阻器接入电路的阻值，然后选择滑动变阻器．
点评：本题考查了连接实物电路图、电路故障分析、实验数据处理、滑动变阻器的调节、实验器材选取等问题；分析清楚实验电路图、明确各电路元件的连接方式然后再连接实物电路图；由图丙所示图象找出电阻与所对应的电流，应用欧姆定律与串联电路特点求出滑动变阻器接入电路的阻值是正确选择滑动变阻器的关键．