Question

13．小強(qiáng)同學(xué)做探究電流跟電壓、電阻關(guān)系的實(shí)驗(yàn)．
（1）請你幫他設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路圖，并畫在方框中．
（2）利用此實(shí)驗(yàn)電路，還可以測量導(dǎo)體的電阻．請你說出在測導(dǎo)體電阻的實(shí)驗(yàn)中，滑動變阻器的作用（寫出一條即可）：①保護(hù)電路元件；②通過調(diào)節(jié)滑動變阻器可改變電路中的電流，從而達(dá)到多次測量取平均值減小實(shí)驗(yàn)誤差的作用．．
（3）當(dāng)小強(qiáng)探究電流跟電阻的關(guān)系時(shí)，多次更換電阻，通過移動滑動變阻器的滑片達(dá)到實(shí)驗(yàn)條件，觀察電流表的示數(shù)由0.2A變成如圖所示電流表的示數(shù)．此過程中先后兩次調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電阻兩端的電壓不變．
（4）小強(qiáng)將探究電流跟電阻關(guān)系的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表中，請你分析表中數(shù)據(jù)，得到的結(jié)論是當(dāng)導(dǎo)體兩端電壓一定時(shí)，通過導(dǎo)體的電流跟導(dǎo)體的電阻成反比．

R/Ω	10	15	20	30	50	60
U/V	6	6	6	6	6	6
I/A	0.6	0.4	0.3	0.2	0.12	0.1

（5）他想利用這些器材，依據(jù)此實(shí)驗(yàn)電路，測定“220V　50W”的白熾燈泡的電阻值（設(shè)燈泡燈絲電阻不變）．已知小強(qiáng)使用的電源兩端電壓為12V，滑動變阻器標(biāo)有“10Ω?2A”，但在測量過程中，無論怎樣移動滑動變阻器的滑片，兩電表的示數(shù)均變化很�。�經(jīng)過檢查，電表及各元件完好，電路連接無誤．則電壓表的示數(shù)變化很小的原因是白熾燈泡的電阻遠(yuǎn)大于滑動變阻器的電阻（或滑動變阻器的電阻遠(yuǎn)小于白熾燈泡的電阻）．

Answer 1

分析 （1）研究電流跟電壓、電阻的關(guān)系時(shí)，電阻與滑動變阻器串聯(lián)，電流表測量電路中的電流，電壓表測量被測電阻兩端電壓，開關(guān)控制整個(gè)電路；
（2）伏安法測電阻的實(shí)驗(yàn)中，滑動變阻器和被測電阻串聯(lián)在電路中，滑片處于最大阻值處，起到保護(hù)作用；
移動變阻器的滑片，改變了連入電路的電阻，不斷改變電阻兩端的電壓，完成多次測量取平均值減小實(shí)驗(yàn)誤差的作用；
（3）由圖示電流表讀出電流表示數(shù)，然后由歐姆定律及串聯(lián)電路的特點(diǎn)判斷滑動變阻器接入電路的阻值如何變化；
探究“電流跟電壓、電阻的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中要用控制變量法，研究電流跟電阻關(guān)系時(shí)，控制電壓不變；
（4）根據(jù)表格中數(shù)據(jù)可知，電壓不變時(shí)，電流與電阻的關(guān)系即可得出結(jié)論；
（5）先利用R_L=$\frac{{U}_{額}^{2}}{{P}_{額}}$求出燈泡電阻，由電源電壓、燈泡電阻及滑動變阻器的阻值分別求出兩電表的示數(shù)即可分析出原因．

解答 解：（1）將電源、開關(guān)、滑動變阻器、定值電阻、電流表串聯(lián)連接，電壓表并聯(lián)在定值電阻兩端，如下圖所示：

（2）伏安法測電阻的實(shí)驗(yàn)中，滑動變阻器的作用：①保護(hù)電路元件；②通過調(diào)節(jié)滑動變阻器可改變電路中的電流，從而達(dá)到多次測量取平均值減小實(shí)驗(yàn)誤差的作用．
（3）當(dāng)小強(qiáng)探究電流跟電阻關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中要用控制變量法，多次更換電阻，要保持電阻兩端的電壓不變．
（4）根據(jù)表格中數(shù)據(jù)可知，電壓不變時(shí)，電阻變?yōu)樵瓉淼膸妆�，電流變�(yōu)樵瓉淼膸追种�一�?br />所以可得到的結(jié)論是：當(dāng)導(dǎo)體兩端電壓一定時(shí)，通過導(dǎo)體的電流跟導(dǎo)體的電阻成反比．
（5）由 P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可知，燈泡的電阻為：R_L=$\frac{{U}_{額}^{2}}{{P}_{額}}$=$\frac{（220V）^{2}}{50W}$=968Ω，
當(dāng)滑動變阻器接入電路中的阻值為零時(shí)，電壓表示數(shù)最大U_最大=12V，
電路中的電流最大I_最大=$\frac{U}{{R}_{L}}$=$\frac{12V}{968Ω}$≈0.0124A，
當(dāng)滑動變阻器接入電路中的阻值最大R_滑=10Ω時(shí)，總電阻R_總=R_L+R_滑=968Ω+10Ω=978Ω，
電路中的電流最小I_最小=$\frac{U}{{R}_{總}}$=$\frac{12V}{978Ω}$≈0.0123A，
此時(shí)電壓表的示數(shù)最小U_最小=I_最小R_L=$\frac{2}{163}$A×968Ω≈11.88V，
所以電壓表示數(shù)的變化范圍11.88V～12V，對應(yīng)電流表示數(shù)的變化范圍0.0123A～0.0124A，即兩電表的示數(shù)均變化很�。�
故電壓表的示數(shù)變化很小的原因是白熾燈泡的電阻遠(yuǎn)大于滑動變阻器的電阻．
故答案為：（1）電路圖如圖所示；（2）①保護(hù)電路元件；②通過調(diào)節(jié)滑動變阻器可改變電路中的電流，從而達(dá)到多次測量取平均值減小實(shí)驗(yàn)誤差的作用；
（3）不變；（4）當(dāng)導(dǎo)體兩端電壓一定時(shí)，通過導(dǎo)體的電流跟導(dǎo)體的電阻成反比；（5）白熾燈泡的電阻遠(yuǎn)大于滑動變阻器的電阻（或滑動變阻器的電阻遠(yuǎn)小于白熾燈泡的電阻）．

點(diǎn)評 本題是探究電流跟電壓、電阻關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，涉及了電路圖的設(shè)計(jì)、滑動變阻器的作用、控制變量法的具體應(yīng)用等�？贾�識，一定要掌握，解題時(shí)要注意控制變量法的應(yīng)用．