Question

19．某物理實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)用如圖甲所示的器材“探究電流跟電阻的關(guān)系”，其中電源電壓為6V．滑動(dòng)變阻器上標(biāo)有“35Ω1A”字樣．阻值分別為5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的定值電阻四個(gè)．

（1）小明同學(xué)連接的部分電路如圖甲所示，請(qǐng)將電路連接完整．他連接電路時(shí)，開(kāi)關(guān)應(yīng)斷開(kāi)．
（2）小明同學(xué)連接完電路后，閉合開(kāi)關(guān)后，發(fā)現(xiàn)阻值為5Ω的定值電阻很燙且發(fā)出焦臭味，還發(fā)現(xiàn)電流表和電壓表都有示數(shù)，且電壓表的示數(shù)接近電源電壓，則造成上述現(xiàn)象的原因可能是：閉合開(kāi)關(guān)前沒(méi)有把滑動(dòng)變阻器的阻值調(diào)到最大值．
（3）小明同學(xué)排除故障后，當(dāng)定值電阻為10Ω時(shí)，電流表的示數(shù)如圖乙所示，則這時(shí)電路中的電流為0.4A．將10Ω的電阻換成15Ω時(shí)，應(yīng)當(dāng)使滑動(dòng)變阻的滑片向A（選填“A”或“B”）移動(dòng)，直到電壓表的示數(shù)為4V為止．
（4）此實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)論是：電壓一定，通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比（選填“正比”或“反比”）．
（5）若不添加器材，小明同學(xué)認(rèn)為用上述器材還可以探究電流與電壓的關(guān)系，你認(rèn)為他的想法是正確的（選填“正確”或“錯(cuò)誤”）．
（6）小芳同學(xué)用相同的器材完成實(shí)驗(yàn)并記錄了數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)記錄在表格中，在與老師交流的過(guò)程中，老師發(fā)現(xiàn)表中第4組數(shù)據(jù)是編造的，不可能從實(shí)驗(yàn)中得到，其原因是：因?yàn)?0Ω電阻兩端的電壓為2V時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻為40Ω，超過(guò)了滑動(dòng)變阻器的最大值35Ω．

序號(hào)	定值電阻/Ω	電流表示數(shù)/A
1	5	0.40
2	10	0.20
3	15	0.13
4	20	0.10

Answer 1

分析 （1）電壓表與電阻并聯(lián)，電流表、滑動(dòng)變阻器與電阻串聯(lián)，滑動(dòng)變阻器要接一上一下；
為保護(hù)電路在連接電路過(guò)程中，開(kāi)關(guān)應(yīng)斷開(kāi)；
（2）電阻很燙發(fā)出焦臭味，是因?yàn)殡娮栌捎陔娏鬟^(guò)大燒壞，根據(jù)電流表和電壓表有示數(shù)進(jìn)行分析具體原因；
（3）根據(jù)電流表的量程和分度值讀出電流值；
根據(jù)串分壓的知識(shí)，換接電阻后，應(yīng)保持電壓表的示數(shù)不變，根據(jù)串分壓的知識(shí)判斷滑片的移動(dòng)方向；
（4）電流與電阻的關(guān)系：電壓一定，電流與電阻成反比；
（5）要探究電流和電壓的關(guān)系實(shí)驗(yàn)，應(yīng)保持電阻不變，可通過(guò)滑動(dòng)變阻器改變電壓來(lái)完成；
（6）根據(jù)串聯(lián)電路的電壓、電流關(guān)系結(jié)合滑動(dòng)變阻器的最大阻值進(jìn)行分析；
根據(jù)串分壓的指針，當(dāng)定值電阻最大時(shí)，滑動(dòng)變阻器分得的電壓不變，所需的阻值最大，求得最大阻值與其實(shí)際最大阻值比較便可得出結(jié)論．

解答 解：
（1）電壓表與電阻并聯(lián)，由于電源電壓為6V，所以應(yīng)選擇0～15V的量程；
電流表與電阻串聯(lián)，電路中的最大電流為I=$\frac{U}{R}$=$\frac{6V}{5Ω}$=1.2A，所以電流表應(yīng)選擇0～3A的量程；
滑動(dòng)變阻器已接了下面一個(gè)接線柱，可再接上面任意一個(gè)接線柱，如圖所示：

連接電路過(guò)程中，開(kāi)關(guān)應(yīng)該斷開(kāi)；
（2）阻值為5Ω的定值電阻很燙且發(fā)出焦臭味，電流表電壓表都有示數(shù)，這說(shuō)明是由于電路中的電流過(guò)大造成的，是因?yàn)榛瑒?dòng)變阻器的阻值未調(diào)至最大；
（3）由乙圖知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.4A；
此時(shí)電阻兩端的電壓為U=IR=0.4A×10Ω=4V；
將10Ω電阻換成15Ω后，電壓表的示數(shù)會(huì)變大，所以應(yīng)該增大滑動(dòng)變阻器的阻值，應(yīng)當(dāng)使滑動(dòng)變阻的滑片向A移動(dòng)，使電壓表的示數(shù)仍為4V不變；
（4）電流和電阻的關(guān)系為：電壓一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比；
（5）要探究電流和電壓的關(guān)系，電阻不變，改變電壓，可通過(guò)滑動(dòng)變阻器完成電壓的改變，所以想法正確；
（6）當(dāng)定值電阻為20Ω時(shí)，電路中的電流為0.1A，此時(shí)電路中的總電阻為R_總=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{0.1A}$=60Ω；
此時(shí)滑動(dòng)變阻器的阻值應(yīng)為R_滑=R_總-R=60Ω-20Ω=40Ω；
又滑動(dòng)變阻器的最大阻值為35Ω，所以這組數(shù)據(jù)不真實(shí)．
故答案為：（1）見(jiàn)上圖；斷開(kāi)；（2）閉合開(kāi)關(guān)前沒(méi)有把滑動(dòng)變阻器的阻值調(diào)到最大值；（3）0.4；A；4；（4）反比；（5）正確；（6）4； 因?yàn)?0Ω電阻兩端的電壓為2V時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻為40Ω，超過(guò)了滑動(dòng)變阻器的最大值35Ω．

點(diǎn)評(píng) 此題是探究電流和電阻的關(guān)系實(shí)驗(yàn)，考查了控制變量法的應(yīng)用，同時(shí)考查了電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器的接法，考查了電流表的讀數(shù)及電阻的計(jì)算，涉及到了串聯(lián)電路中電流、電壓的關(guān)系及歐姆定律的靈活應(yīng)用．