Question

1．小強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)小組探究電流與電壓的關(guān)系時(shí)，所用器材如下：電源電壓為6V且保持不變，電流表、電壓表各一只，定值電阻4個(gè)，滑動(dòng)變阻器1只，開(kāi)關(guān)1個(gè)，導(dǎo)線若干；設(shè)計(jì)的電路如圖所示，實(shí)驗(yàn)中獲得的數(shù)據(jù)如表：

	第一次	第二次	第三次	第四次	第五次
U/V	0.8	1.2	1.8	2.0	2.2
I/A	0.16	0.24	0.36	0.40	0.44

（1）連接實(shí)驗(yàn)電路時(shí)，開(kāi)關(guān)應(yīng)斷開(kāi)，根據(jù)電路圖在閉合開(kāi)關(guān)前應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片移到a端．（填“a”或“b”）
（2）請(qǐng)根據(jù)圖1所示電路，將圖2所示的實(shí)物電路連接完整（導(dǎo)線不允許交叉）．

（3）請(qǐng)根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖3中畫(huà)出電流隨電壓變化的圖象．
（4）分析表中的數(shù)據(jù)或圖象，你能得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論：電阻一定時(shí)，電流與電壓成正比．
（5）該實(shí)驗(yàn)小組還利用此電路探究“通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體電阻的關(guān)系”時(shí)，依次用三個(gè)定值電阻（10Ω、15Ω和20Ω）替換原來(lái)的定值電阻，實(shí)驗(yàn)時(shí)，在c、d間先接入10Ω的電阻，閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑片P，使電壓表的示數(shù)為2.0V，并記下相應(yīng)的電流值；在改接15Ω的電阻，此時(shí)滑片P應(yīng)向a（選填“a”或“b”）端移動(dòng)，當(dāng)觀察到電壓表示數(shù)為2.0V時(shí)，記錄電流表示數(shù)．為完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)，應(yīng)該選取最大阻值不小于40Ω的滑動(dòng)變阻器．

Answer 1

分析 （1）在連接實(shí)物圖時(shí)，開(kāi)關(guān)應(yīng)該斷開(kāi)，且閉合開(kāi)關(guān)前滑片應(yīng)該處于最大阻值處；
（2）分析甲圖電路結(jié)構(gòu)，然后連接電路圖，滑動(dòng)變阻器與電阻串聯(lián)接入電路，電壓表與電阻R并聯(lián)；
（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，利用描點(diǎn)法作圖即可．
（4）根據(jù)圖象或?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)，判斷電壓與電流間有什么關(guān)系，然后得出結(jié)論．
（5）在串聯(lián)電路中，誰(shuí)的電阻大，誰(shuí)就分擔(dān)的電壓多，據(jù)此分析可以判斷第一空；
當(dāng)電路中接入20Ω的定值電阻時(shí)，其兩端電壓應(yīng)仍然保持2V不變，所以此時(shí)計(jì)算出變阻器的有效電阻即為第二空的答案．

解答 解：（1）連接實(shí)驗(yàn)電路時(shí)，開(kāi)關(guān)應(yīng)斷開(kāi)，根據(jù)電路圖在閉合開(kāi)關(guān)前應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片移到a端；
（2）根據(jù)圖甲的電路圖連接實(shí)物圖，實(shí)物電路圖如圖乙所示，且電壓表用小量程，且并聯(lián)在燈泡兩端：

（3）應(yīng)用描點(diǎn)法作圖，電阻的I-U圖象如圖所示：

（4）由圖象可知，圖象是一條傾斜的直線，電流I與電壓U成正比，即在電阻一定時(shí)，電流與電壓成正比；
（5）該實(shí)驗(yàn)小組還利用此電路探究“通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體電阻的關(guān)系”時(shí)，依次用三個(gè)定值電阻（10Ω、15Ω和20Ω）替換原來(lái)的定值電阻，實(shí)驗(yàn)時(shí)，在c、d間先接入10Ω的電阻，閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑片P，使電壓表的示數(shù)為2V，并記下相應(yīng)的電流值；在改接15Ω的電阻時(shí)，此時(shí)定值電阻兩端的電壓會(huì)大于2V，故需要保持定值電阻兩端的電壓不變，故應(yīng)該讓變阻器兩端的電壓變大，所以滑動(dòng)變阻器的有效電阻必須變大，故滑片應(yīng)該向a處移動(dòng)；
當(dāng)電路中接入20Ω的定值電阻時(shí)，其兩端電壓應(yīng)仍然保持2V不變，即此時(shí)變阻器兩端的電壓是U=6V-2V=4V；
此時(shí)通過(guò)變阻器的電流和定值電阻的電流相同，即此時(shí)的電流是I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2V}{20Ω}$=0.01A；
故此時(shí)變阻器的有效電阻最小是R_最小=$\frac{U}{I}$=$\frac{4V}{0.01A}$=40Ω；
故答案為：（1）斷開(kāi)；a；（2）見(jiàn)上圖；（3）見(jiàn)上圖；（4）電阻一定時(shí)，電流與電壓成正比；（5）a；40．

點(diǎn)評(píng) 此題是探究電流跟電阻的關(guān)系實(shí)驗(yàn)，需使電阻兩端的電壓不變，考查了對(duì)圖象的分析，同時(shí)涉及到了串聯(lián)電路電流、電壓的關(guān)系，及歐姆定律的變形應(yīng)用．