Question

20．如圖甲是某實驗小組探究“電流與電壓、電阻關(guān)系”的電路圖，使用的實驗器材有：電壓為6V的電源，電流表、電壓表各一個，開關(guān)一個，5Ω、10Ω、15Ω、30Ω的定值電阻各一個，規(guī)格為“20Ω  1A”的滑動變阻器一個，導(dǎo)線若干．

（1）探究電流與電壓的關(guān)系時，所測得的幾組電流、電壓值如表1所示，在第2次實驗中，電流表的示數(shù)如圖乙所示，則通過電阻的電流為0.3A，根據(jù)表1數(shù)據(jù)可得到結(jié)論：在電阻一定時，導(dǎo)體中的電流與其兩端的電壓成正比．
表1：

實驗次數(shù)	1	2	3
電壓U/V	1.0	1.5	2.0
電流I/A	0.2		0.4

（2）探究電流與電阻的關(guān)系時，所測得的幾組電流、電壓值如表2所示：
表2：

實驗次數(shù)	1	2	3
電阻R/Ω	5	10	15
電流I/A	0.6	0.3	0.24

①由于操作不當(dāng)，導(dǎo)致一組數(shù)據(jù)存在錯誤，請判斷第3次實驗的數(shù)據(jù)存在錯誤，產(chǎn)生錯誤的原因是滑動變阻器滑片沒有調(diào)節(jié)就讀數(shù)了，正確的數(shù)據(jù)應(yīng)該是0.2A．
②糾正錯誤以后，該小組用30Ω的電阻替換15Ω的電阻進行了第4次實驗，發(fā)現(xiàn)實驗無法進行下去，為完成第4次實驗，同學(xué)們提出了下列解決方案，其中正確的是C
A．將電壓表的量程換為0～15V
B．換成電壓為12V的電源
C．更換最大阻值大于或等于30Ω的滑動變阻器
D．可將定值電阻兩端的電壓調(diào)為1.5V．

Answer 1

分析 （1）看清量程和分度值讀出電流表的示數(shù)；探究電流與電壓關(guān)系時，保持電阻不變，分析表中數(shù)據(jù)得出結(jié)論；
（2）①探究電流與電阻關(guān)系時，要保持電壓一定，分析表中數(shù)據(jù)得出結(jié)論；
②根據(jù)滑動變阻器分壓和串聯(lián)電路電流相等特點分析解答．

解答 解：（1）電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.3A，分析表一數(shù)據(jù)可知，當(dāng)電阻一定時，導(dǎo)體中電流與其兩端電壓成正比；
（2）①當(dāng)接入電阻R₂=10Ω時，電路中的電流為I₂=0.3A，此時滑動變阻器接入的阻值為R=$\frac{U-{U}_{2}}{{I}_{2}}$=$\frac{6V-3V}{0.3A}$=10Ω，
將R₂換為R₃=15Ω時，滑動變阻器滑片位置不動，此時電流中的電流為I=$\frac{U}{R+{R}_{3}}$=$\frac{6V}{10Ω+15Ω}$=0.24A，故第3次實驗時，沒有移動滑片就讀電流表示數(shù)了，由于電壓一定時，導(dǎo)體中的電流與其電阻成反比，故應(yīng)該為0.2A；
②糾正錯誤以后，該小組用30Ω的電阻替換15Ω的電阻進行了第4次實驗，
當(dāng)R₄=30時，由于保持電阻兩點電壓為U_R=3V不變，則滑動變阻器兩端分的電壓為U′=U-U_R=6V-3V=3V，
此時電流為I_R=I′=$\frac{{U}_{R}}{{R}_{4}}$=$\frac{3V}{30Ω}$=0.1A，則滑動變阻器需要接入的阻值為：R′=$\frac{U′}{I′}$=$\frac{3V}{0.1A}$=30Ω＞20Ω，此時滑動變阻器的阻值不能滿足要求，故應(yīng)換用以更大阻值的變阻器，故選C．
故答案為：（1）0.3；在電阻一定時，導(dǎo)體中的電流與其兩端的電壓成正比；
（2）①3；滑動變阻器滑片沒有調(diào)節(jié)就讀數(shù)了；0.2A；②C．

點評 此題為實驗中最為典型的探究電流與電壓、電阻關(guān)系的實驗題，該題關(guān)鍵難點是分析第三次實驗電流表示數(shù)錯誤原因，要充分把握電壓一定．