Question

小強利用如圖甲所示的電路，實驗探究“保持電壓不變時，電流跟電阻的關系”．

實驗器材：電源（電壓恒為4.5V），電流表、電壓表各一只，一個開關，三個定值電阻（5Ω、10Ω、15Ω），兩只滑動變阻器（10Ω 2A、20Ω 1A），導線若干．
（1）請根據圖20甲所示的電路圖，用筆畫線代替導線把圖20乙所示的實物電路連接完整．在按電路圖連接實物電路時，開關S應

 

．
（2）開關閉合后發現電流表指針明顯偏轉，但電壓表指針幾乎不動，造成該現象的原因可能是

 

．（寫出一種原因即可）
（3）排除故障后多次改變R的阻值做實驗，并得到多組實驗數據，由這些數據得到如圖丙所示的電流I隨電阻R變化的圖象，由圖象可得結論：

 

．
（4）在上述實驗中，小強先用5Ω的電阻做完實驗后，接著斷開開關將電阻改成10Ω，閉合開關后，應向

 

（選填“A”或“B”）端移動變阻器滑片P，直到電壓表的示數為

 

V為止，讀出電流表的示數．
（5）當小強改用15Ω的電阻繼續實驗時，發現無論怎樣移動滑動變阻器的滑片，都無法使電壓表的示數達到實驗要求的值．你認為“電壓表的示數無法達到實驗要求的值”的原因可能是：

 

．（寫出一種原因即可）

Answer 1

分析：（1）滑動變阻器應串聯在電路中，且要接一上一下；
在連接電路過程中，開關應該斷開；
（2）電流表有明顯偏轉，說明電路中沒有出現斷路，且電阻較小；
電壓表的指針幾乎不動，可能是電壓表壞了，或電阻被短路，兩端無電壓；
（3）根據圖象得出電流和電阻的關系：電壓不變，導體中的電流與導體的電阻成反比；
（4）根據圖象確定實驗中電阻兩端的電壓；
當電阻的阻值變大時，根據串分壓的知識，電壓表的示數變大，要使電壓表的示數不變，應增大滑動變阻器的阻值；
（5）根據串聯電路的電壓、電流規律結合歐姆定律計算出電阻為15Ω時滑動變阻器的阻值，與滑動變阻器的最大阻值比較得出．

解答：解：（1）將滑動變阻器串聯在電路中，滑動變阻器已接了下面一個接線柱，可再接上面任意一個接線柱，如圖所示：

在按電路圖連接實物電路時，開關S應斷開；
（2）電流表指針明顯偏轉，說明電路中的電阻較小，但電壓表指針幾乎不動，可能是因為電阻被短路造成的；
（3）由圖象可以看出：電壓不變，導體中的電流與導體的電阻成反比；
（4）用5Ω的電阻做完實驗后，將電阻改成10Ω，此時電阻兩端的電壓會增大，為保持電壓表的示數不變，應增大滑動變阻器的阻值，將滑片向A端滑動；
由圖象知，電阻兩端的電壓U=IR=0.5A×5Ω=2.5V；
（5）當改用15Ω的電阻時，電路中的電流I=

U

R

=

2.5V

15Ω

=

1

6

A
滑動變阻器的阻值為：R_滑=

U滑

I

=

4.5V-2.5V

1 6 A

=12Ω
無法使電壓表的示數達到實驗要求的值，可能由于滑動變阻器的最大阻值太小，把滑動變阻器阻值全部接入電路時，滑動變阻器分得的電壓還是較小，不能使電阻兩端達到要求的值．
故答案為：（1）見上圖；斷開；（2）電阻短路；（3）電壓不變，導體中的電流與導體的電阻成反比；（4）A；2.5；（5）滑動變阻器的阻值太小．

點評：探究“保持電壓不變時，電流跟電阻的關系”，要注意用控制變量法進行實驗探究，特別是探究電流和電阻的關系時，要保持電阻兩端的電壓不變，在更好電阻時，會引起電壓表的示數變化，要能夠根據串分壓的知識判斷出滑片的移動方向．