Question

6．甲乙兩小組探究“電流與電壓和電阻的關(guān)系”，老師提供的實(shí)驗(yàn)器材有：電源（電壓恒為4.5V），電流表、電壓表各一個(gè)，開關(guān)一個(gè)，四個(gè)定值電阻（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω），兩只滑動(dòng)變阻器（規(guī)格分別為“20Ω  2A”、“50Ω  1A”），小燈泡一只（額定電壓3.8V），導(dǎo)線若干．

（1）甲小組探究“電流與電壓的關(guān)系”
①請(qǐng)你根據(jù)圖甲的電路圖用筆畫線代替導(dǎo)線將圖乙中的實(shí)物電路連接完整．
②他們將5Ω的電阻接入電路，檢查無(wú)誤后閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電壓表無(wú)示數(shù)，電流表有示數(shù)，造成這一現(xiàn)象的原因可能是可能是定值電阻短路，（或也可能是電壓表?yè)p壞）（寫出一條即可）．
③排除故障后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)如表，由此可得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是電阻一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流與電壓成正比．

電壓U/V	1.0	1.5	3.0
電流I/A	0.2	0.3	0.6

（2）乙小組探究“電流與電阻的關(guān)系”
①將5Ω的電阻接入電路，檢查無(wú)誤后閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電壓表的示數(shù)為1.5V，并記下相應(yīng)的電流值；然后，用10Ω的電阻替代5Ω的電阻，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器后再記下相應(yīng)的電流值，此時(shí)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的目的是保持定值電阻兩端的電壓不變
②為了完成用四個(gè)定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，應(yīng)選擇滑動(dòng)變阻器的規(guī)格是50Ω 1A
③他們用小燈泡替換定值電阻，電壓表改接大量程，電流表量程不變，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使小燈泡正常發(fā)光，電流表示數(shù)如丙圖所示，則此時(shí)小燈泡的電阻是10Ω．

Answer 1

分析 （1）①將定值電阻、變阻器串聯(lián)接入電路，注意變阻器接線柱的接法；
②電流表有示數(shù)，說(shuō)明電路為通路，電壓表V測(cè)量的是定值電阻R兩端的電壓，據(jù)此分析原因；
③橫向分析表中數(shù)據(jù)得出結(jié)論；
（2）①研究電流與電阻的關(guān)系，應(yīng)保持定值電阻的電壓不變；
②若用“20Ω  2A”的滑動(dòng)變阻器，根據(jù)分壓原理求出定值電阻兩端的最小電壓與1.5V比較確定變阻器的規(guī)格；
③讀出電流的示數(shù)，根據(jù)歐姆定律求燈正常工作時(shí)的電阻．

解答 解：（1）①定值電阻R的右端應(yīng)連接到滑動(dòng)變阻器下端，使得變阻器串聯(lián)接到電路中，電壓表并聯(lián)在定值電阻的兩端，電路圖的連接如圖所示：

②電流表有示數(shù)，說(shuō)明電路為通路；電壓表V測(cè)量的是定值電阻R兩端的電壓，若其沒有示數(shù)，可能是定值電阻短路（或也可能是電壓表?yè)p壞）；
③將上表數(shù)據(jù)橫向比較可知，當(dāng)電壓為原來(lái)的幾倍時(shí)，通過(guò)的電流也變?yōu)樵瓉?lái)的幾倍，所以得出的結(jié)論是：定值電阻R一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端電壓成正比的關(guān)系；
（2）①因?yàn)橐医M實(shí)驗(yàn)的目的是為了探究電流與電阻的關(guān)系，要求保持定值電阻的電壓不變，故實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要不斷調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器來(lái)保持定值電阻R兩端的電壓不變；
②當(dāng)選用 20Ω  2A的滑動(dòng)變阻器時(shí)，電路中接入20Ω定值電阻時(shí)，即使變阻器的全部電阻連入電路，根據(jù)分壓原理，變阻器最多分得二分之一的電源電壓，即2.25V，定值電阻的電壓最小為4.5V-2.25V=2.25V＞1.5V，不能滿足測(cè)量條件，故為達(dá)到測(cè)量效果，應(yīng)選用50Ω 1A的滑動(dòng)變阻器；
③小燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓為3.8V，電流表小量程分度值為0.02A，而電流表讀數(shù)為0.38A，故有歐姆定律知R=$\frac{U}{I}=\frac{3.8V}{0.38A}$=10Ω．
故答案為：（1）①如上圖所示；  
②定值電阻短路（或電壓表?yè)p壞，寫出一條即可）；
 ③電阻一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端電壓成正比；
（2）①保持定值電阻兩端電壓一定；
�、�50Ω 1A；
�、�10Ω．

點(diǎn)評(píng) 本題探究“電流與電壓和電阻的關(guān)系”，考查電路的連接、常見故障的分析、器材的選擇、處理數(shù)據(jù)歸納能力及控制變量法的運(yùn)用．