Question

【題目】在“探究通過導體的電流與電壓和電阻的關系”實驗中，有如下器材：電壓表、電流表、滑動變阻器、開關、學生電源（電壓恒定為4.5V）、定值電阻R（分別為5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω）、導線若干.小明在實驗時連接的電路如圖甲所示.

（1）請根據圖甲將圖乙所示的實物電路連接完整___________（導線不允許交叉）

（2）在探究“電流與電壓的關系”實驗中：

①閉合開關前，要將滑動變阻器滑片移至最___端（選填“左”或“右”）；電路中滑動變阻器起到保護電路元件安全和___的作用；

②閉合開關S，無論如何移動滑動變阻器的滑片P，發現電流表示數幾乎為零，電壓表的示數約為4.5V，此時，電路出現的故障可能是___，小明排除故障后繼續實驗.

（3）在探究“電流與電阻的關系”實驗中：

①電路中滑動變阻器起到保護電路元件安全和___的作用；

②小明先將R=10Ω的電阻接入，閉合開關，調節滑動變阻器的滑片，直到電壓表示數為2.5V，記下電流表示數；接著在滑動變阻器的滑片位置不變，把R換為15Ω的電阻時，應向___（選填“左”或“右”）方向移動滑動變阻器的滑片P，才能使電壓表示數為2.5V，同時記下電流表的示數；

③為確保所給的5個定值電阻接入電路后都能正常進行實驗，那么至少應該選取最大阻值不小于___Ω的滑動變阻器.

Answer 1

【答案】 見解析所示 左 改變定值電阻兩端電壓 定值電阻斷路 保持定值電阻兩端電壓不變 左 20

【解析】（1）根據圖甲進行實物連接，即定值電阻、電流表與滑動變阻器串聯，電壓表與定值電阻并聯，電路如下圖：

（2）在探究“電流與電壓的關系”實驗中：

①閉合開關前，為保護電路，應將滑動變阻器滑片移至阻值最大處，即最左端；為了得出普遍性的結論，要多次進行測量，所以滑動變阻器在電路中除起到保護電路元件安全的作用外，還要起到改變定值電阻兩端電壓的作用；

②閉合開關S，無論如何移動滑動變阻器的滑片P，發現電流表示數幾乎為零，電壓表示數接近電源電壓4.5V，說明電壓表與電源連通，即與電壓表并聯的支路以外的電路是完好的，所以是與電壓表并聯的支路斷路了，即電路出現的故障可能是燈泡斷路；

（3）在探究“電流與電阻的關系”實驗中，根據控制變量法知道，要控制電阻的電壓不變，

①電路中滑動變阻器起到保護電路元件安全和控制電壓表示數不變的作用；

②小明先將R=10Ω的電阻接入，閉合開關，調節滑動變阻器的滑片，直到電壓表示數為2.5V，記下電流表示數；接著在滑動變阻器的滑片位置不變，把R換為15Ω的電阻時，由于接入電路的電阻變大，則電壓表示數會變大，為保持電壓表示數不變，要增大變阻器接入電路的電阻，才能時定值電阻的電壓減小到2.5V，故應向左方向移動滑動變阻器的滑片同時記下電流表的示數；

③由圖丙知道，電阻兩端的電壓始終保持U=IR =2.5V，由串聯電路電壓的規律知道，變阻器的電壓始終是：U滑=4.5V-2.5V=2V，即變阻器的電壓與電壓表示數的比值始終是：2V/2.5V=0.8倍，所以為了完成整個實驗，當接入最大定值電阻25Ω電阻時，變阻器連入電路中的電阻應是：R滑大=0.8×25Ω=20Ω，故應該選取最大阻值至少是20Ω的滑動變阻器。