Question

18．小航同學(xué)在做“探究電流與電阻的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時(shí)，他設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路，先將5Ω的電阻R接入電路，電路連接完全正確，滑片P滑至阻值最大處后，閉合開關(guān)S就直接讀出了電流表的示數(shù)，并把數(shù)據(jù)記錄在表格中．然后再分別用10Ω和20Ω的電阻替換5Ω電阻，重復(fù)上述操作．

（1）請你說出小航在實(shí)驗(yàn)中存在的錯(cuò)誤是更換電阻后，沒有移動(dòng)滑片位置使電壓表示數(shù)保持不變．
（2）小航改正錯(cuò)誤后重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到的數(shù)據(jù)如下表所示，根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到的結(jié)論是在電壓一定時(shí)，電流和電阻成反比．

物理量 實(shí)驗(yàn)次數(shù)	電阻 R/Ω	電流 I/A
1	5	0.48
2	10	0.24
3	20	0.12

（3）小航發(fā)現(xiàn)有一個(gè)小燈泡，用這個(gè)小燈泡替換20Ω的電阻后，繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．用電表測得示數(shù)如圖乙所示，此時(shí)小燈泡的阻值是8Ω．
（4）在實(shí)驗(yàn)時(shí)，先用5歐的定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，使電壓表的示數(shù)為2.4V，再換用10歐的定值電阻時(shí)，某同學(xué)沒有改變滑動(dòng)變阻器滑片的位置，合上開關(guān)后，電壓表的示數(shù)將大于2.4V（選填“大于”、“小于”或“等于”）．此時(shí)應(yīng)向右（選填“右”或“左”）調(diào)節(jié)滑片，使電壓表的示數(shù)仍為2.4V．

Answer 1

分析 （1）在研究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，應(yīng)該控制電阻兩端的電壓不變，是通過移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片實(shí)現(xiàn)的；
（2）縱向比較表中數(shù)據(jù)得出結(jié)論；
（3）找出電表選擇的量程和相應(yīng)的分度值，根據(jù)指針的位置讀出兩表的示數(shù)，利用電阻的計(jì)算公式R=$\frac{U}{I}$計(jì)算出電阻；
（4）根據(jù)分壓原理判斷電壓表示數(shù)的變化，在研究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，應(yīng)該控制電阻兩端的電壓不變，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律和分壓原理確定滑片移動(dòng)的方向．

解答 解：（1）小航在做“探究電流與電阻的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)時(shí)，將滑片P滑至阻值最大處后，閉合開關(guān)S就直接讀出了電流表的示數(shù)，這種操作是錯(cuò)誤的．要探究電流與電阻的關(guān)系，必須通過移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，來控制電阻兩端的電壓不變．所以，實(shí)驗(yàn)中存在的錯(cuò)誤是：更換電阻后，沒有移動(dòng)滑片位置使電壓表示數(shù)保持不變；
（2）從小航正確操作后記錄的數(shù)據(jù)來看，每次實(shí)驗(yàn)的電壓值是相同的為U=RI=5Ω×0.48A=2.4V，電阻為原來的幾倍，通過的電流為為原來的幾分之一，所以得出的結(jié)論：在電壓一定時(shí)，電流和電阻成反比；
（3）電壓表選擇的是0～3V量程，分度值為0.1V，讀數(shù)為2.4V；電流表選擇的是0～0.6A量程，分度值為0.02A，因此讀數(shù)0.3A；所以小燈泡的電阻為R=$\frac{U}{I}=\frac{2.4V}{0.3A}$=8Ω．
（4）先用5歐的定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，使電壓表的示數(shù)為2.4V，換上較大的電阻時(shí)，根據(jù)分壓原理，定值電阻的電壓變大，即電壓表示將大于2.4V；因要保持電壓表示數(shù)不變，所以要減小電壓表示數(shù)，增大變阻器分得的電壓，根據(jù)分壓原理，應(yīng)增大變阻器連入電路中的電阻大小，即滑片向右移動(dòng)．
故答案為：（1）更換電阻后，沒有移動(dòng)滑片位置使電壓表示數(shù)保持不變；　　　　　　　　　　　　 
（2）電壓一定時(shí)，電流與電阻成反比；　　　　　　　　 
（3）8Ω；
（4）大于； 右．

點(diǎn)評 本題探究電流與電阻的關(guān)系，考查正確的操作過程、分析數(shù)據(jù)歸納結(jié)論的能力、電阻大小的計(jì)算、控制變量法等知識，屬于中等難度的題目．