小明在 “探究电流与电阻的关系” 时,设计了如图甲所示的电路,电源电压为 6V 且保持不变,实验供选择的定值电阻五个,阻值分别为 5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω,滑动变阻器最大阻值为 45Ω。

(1) 连接电路时,开关应________,滑动变阻器的滑片 P 应移动至________(填 “最左” 或 “最右”)端;
答案:断开;最左
(2) 若闭合开关后发现,无论怎么移动变阻器的滑片,电流表均有示数,而电压表均没有示数,则电路中的故障可能是____________________;(写出一种即可)
答案:电压表断路(或定值电阻短路)
(3) 排除故障后,闭合开关,继续实验,小明根据测量的前四组实验数据在图乙中描点并连线,则图乙中阴影部分面积表示的物理量是____________(请写出物理量的名称),根据图乙可得到结论:当导体两端电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻的定量关系是__________________________________。
答案:电压;成反比
(4) 当小明接入 25Ω 的定值电阻时,无论如何移动滑动变阻器的滑片都无法完成实验,请你帮助小明分析其中的原因是________________。(写出一种即可)
答案:滑动变阻器最大阻值太小
答案:(1) 断开;最左;(2) 电压表断路(或定值电阻短路);(3) 电压;成反比;(4) 滑动变阻器最大阻值太小
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(1)连接电路中,为了保护电路,开关应该断开。为了保护电路,滑动变阻器的滑片 P 应移动至阻值最大处,故需要滑动变阻器的滑片 P 应移动至最左端。
(2)若闭合开关后发现,无论怎么移动变阻器的滑片,电流表均有示数,说明电路故障可能是短路,而电压表均没有示数,则电路中的故障可能是电压表所测的定值电阻短路,也可以是电压表断路。
(3)阴影部分的面积为电流与电阻的乘积,根据可知,电流与电阻的乘积是电压。电流与电阻的乘积是一个定值,始终为 2V,故当导体两端电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻的定量关系是成反比。
(4)当小明接入 25Ω 的定值电阻时,探究电流与电阻的关系,需要控制定值电阻两端的电压不变,故定值电阻的两端的电压为 2V,滑动变阻器两端的电压为
U滑=U−U定=6V−2V=4V
定值电阻与滑动变阻器的电压之比为
U定/U滑 = 2V/4V = 1/2 = IR定/IR滑 = R定/R滑
滑动变阻器接入的阻值为
R滑=2R定=2×25Ω=50Ω
而滑动变阻器的最大阻值只有 45Ω,故无论如何移动滑动变阻器的滑片都无法完成实验,原因是滑动变阻器的最大阻值太小了。