Question

3．小明利用如圖甲所示的電路探究電流跟電阻的關(guān)系．已知電源電壓為6V且保持不變，實驗用到的電阻阻值分別為5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω．

（1）實驗中多次改變R的阻值，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使電壓表示數(shù)保持不變，記下電流表的示數(shù)，得到如圖丙所示的電流I隨電阻R變化的圖象．
①由圖象可以得出結(jié)論：電壓一定時，電流與電阻成反比．
②上述實驗中，小明用5Ω的電阻做完實驗后，接下來的操作是斷開開關(guān)，然后將10Ω的電阻接入電路，閉合開關(guān)，移動滑片，使電壓表示數(shù)為2.5 V時，讀出電流表的示數(shù)．
（2）為完成整個實驗，應(yīng)該選取最大阻值不小于35Ω的滑動變阻器．
（3）借用本實驗電路圖，我們還能完成的電學(xué)實驗有：測電阻，測電功率（或探究電流與電壓的關(guān)系）．（至少寫出2個）

Answer 1

分析 （1）①分析圖象，得出電流與電阻的關(guān)系：電壓一定，電流與電阻成反比；
②根據(jù)圖乙確定一組電流和電阻值，根據(jù)U=IR計算出電壓；
換用較大的電阻后，根據(jù)串分壓的關(guān)系，電壓表的示數(shù)會變大，則應(yīng)增大滑動變阻器的阻值減小電阻兩端的電壓，保持電壓表的示數(shù)不變；
（2）根據(jù)串分壓的知識，當(dāng)電阻值為25Ω時，所需的滑動變阻器的阻值最大，根據(jù)圖象確定電路中電流，由R=$\frac{U}{I}$計算出電路中的總電阻，從而計算出滑動變阻器的阻值．
（3）實驗中還可測量電流與電壓關(guān)系，根據(jù)U、I值，還可計算電阻值、電功率．

解答 解：（1）①由圖象知，電壓一定時，電流和電阻成反比；
②在換接電阻時，應(yīng)將開關(guān)斷開；
由圖象知，當(dāng)R=5Ω時，電流表的示數(shù)為0.5A，所以電阻兩端的電壓U=IR=0.5A×5Ω=2.5V，在整個過程中，R兩端的電壓保持2.5V不變；
將5Ω的電阻換為10Ω后，電壓表的示數(shù)變大，所以應(yīng)增大滑動變阻器的阻值，將滑片向左滑動，保持電壓表的示數(shù)為2.5V，并讀出電流表的示數(shù)；
（2）根據(jù)串聯(lián)分壓的知識，當(dāng)電阻R=25Ω時，滑動變阻器的阻值最大，由圖象知，此時電路中的電流為0.1A；
由I=$\frac{U}{R}$得，R_總=$\frac{{U}_{總}}{I}$=$\frac{6V}{0.1A}$=60Ω；
所以R_滑=R_總-R=60Ω-25Ω=35Ω．
（3）借用本實驗電路圖，還可探究電流與電壓的關(guān)系，根據(jù)電流表、電壓表測出電阻中的電流、電阻兩端的電壓，可根據(jù)R=$\frac{U}{I}$計算出電阻值，根據(jù)P=UI計算出電功率，所以還可以完成測電阻實驗或測電功率實驗．
故答案為：（1）①電流與電阻成反比；②斷開開關(guān)； 2.5；（2）35；（3）測電阻；測電功率（或探究電流與電壓的關(guān)系）．

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