Question

13．小強同學做探究電流跟電壓、電阻關系的實驗．
（1）請你幫他設計實驗電路圖，并畫在方框中．
（2）利用此實驗電路，還可以測量導體的電阻．請你說出在測導體電阻的實驗中，滑動變阻器的作用（寫出一條即可）：①保護電路元件；②通過調節(jié)滑動變阻器可改變電路中的電流，從而達到多次測量取平均值減小實驗誤差的作用．．
（3）當小強探究電流跟電阻的關系時，多次更換電阻，通過移動滑動變阻器的滑片達到實驗條件，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節(jié)滑動變阻器，使電阻兩端的電壓不變．
（4）小強將探究電流跟電阻關系的實驗數(shù)據(jù)填入表中，請你分析表中數(shù)據(jù)，得到的結論是當導體兩端電壓一定時，通過導體的電流跟導體的電阻成反比．

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)此實驗電路，測定“220V　50W”的白熾燈泡的電阻值（設燈泡燈絲電阻不變）．已知小強使用的電源兩端電壓為12V，滑動變阻器標有“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大于滑動變阻器的電阻（或滑動變阻器的電阻遠小于白熾燈泡的電阻）．

Answer 1

分析 （1）研究電流跟電壓、電阻的關系時，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，開關控制整個電路；
（2）伏安法測電阻的實驗中，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驗誤差的作用；
（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、電阻的關系”實驗中要用控制變量法，研究電流跟電阻關系時，控制電壓不變；
（4）根據(jù)表格中數(shù)據(jù)可知，電壓不變時，電流與電阻的關系即可得出結論；
（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、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）伏安法測電阻的實驗中，滑動變阻器的作用：①保護電路元件；②通過調節(jié)滑動變阻器可改變電路中的電流，從而達到多次測量取平均值減小實驗誤差的作用．
（3）當小強探究電流跟電阻關系的實驗中要用控制變量法，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，電阻變?yōu)樵瓉淼膸妆�，電流變�(yōu)樵瓉淼膸追种�一�?br />所以可得到的結論是：當導體兩端電壓一定時，通過導體的電流跟導體的電阻成反比．
（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，
當滑動變阻器接入電路中的阻值為零時，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，
當滑動變阻器接入電路中的阻值最大R_滑=10Ω時，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保護電路元件；②通過調節(jié)滑動變阻器可改變電路中的電流，從而達到多次測量取平均值減小實驗誤差的作用；
（3）不變；（4）當導體兩端電壓一定時，通過導體的電流跟導體的電阻成反比；（5）白熾燈泡的電阻遠大于滑動變阻器的電阻（或滑動變阻器的電阻遠小于白熾燈泡的電阻）．

點評 本題是探究電流跟電壓、電阻關系的實驗，涉及了電路圖的設計、滑動變阻器的作用、控制變量法的具體應用等�？贾�識，一定要掌握，解題時要注意控制變量法的應用．