Question

10．小琴在探究電流與電壓和電阻的關(guān)系時(shí)，采用了如圖甲所示的電路圖，實(shí)驗(yàn)中可供選擇的定值電阻的阻值為5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω．已知電源電壓恒為4.5V，滑動(dòng)變阻器規(guī)格為“20Ω  1A”，
（1）小琴在探究某一因素變化對電流的影響時(shí)，采用控制變量法實(shí)驗(yàn)，分兩步進(jìn)行：
①保持電阻不變，探究電流與電壓的關(guān)系；
②保持電壓不變，探究電流與電阻的關(guān)系．
（2）如果在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)電流表、電壓表的讀數(shù)都偏大，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片時(shí)，兩表示數(shù)均無變化，你認(rèn)為出現(xiàn)這一故障的原因是：滑動(dòng)變阻器接上面兩個(gè)接線柱．
（3）在探究電阻對電流的影響時(shí)，小琴先用5Ω的定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，閉合開關(guān)后，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，此時(shí)電流表的示數(shù)如圖乙所示，則電路中的電流為0.4A；再將5Ω的定值電阻換成10Ω定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，向右移動(dòng)滑片直至電壓表示數(shù)為2V，并記錄電流表的示數(shù)．
（4）小琴還想多測幾組數(shù)據(jù)，但他不能選用的定值電阻是20Ω和25Ω．

Answer 1

分析 （1）電流與電壓和電阻有關(guān)，要探究電流與電阻的關(guān)系，需保持電阻兩端的電壓不變；要探究電流與電壓的關(guān)系，需保持電阻的大小不變；
（2）移動(dòng)滑片兩表示數(shù)不變，說明變阻器的接法錯(cuò)誤，根據(jù)電表的示數(shù)大小判斷接了哪兩個(gè)接線柱；
（3）根據(jù)圖乙讀出電流表的示數(shù)，計(jì)算出電阻兩端的電壓，換成較大的電阻后，兩端的電壓會變大，則應(yīng)增大滑動(dòng)變阻器的阻值，使電壓表的示數(shù)不變；
（4）根據(jù)串分壓的知識，利用滑動(dòng)變阻器的阻值的最大阻值及電阻兩端的電壓確定定值電阻允許的最大電阻值，得出結(jié)論．

解答 解：（1）①保持電阻不變，改變電阻兩端的電壓，可探究電流與電壓的關(guān)系；
②保持電壓不變，改變導(dǎo)體的電阻，可探究電流與電阻的關(guān)系；
（2）移動(dòng)滑片兩表示數(shù)不變，說明變阻器的阻值不變，電流表、電壓表的讀數(shù)都偏大，則滑動(dòng)變阻器可能同時(shí)接了上面兩個(gè)接線柱；
（3）由圖乙知，電流表的量程為0～0.6A，示數(shù)為0.4A；
由I=$\frac{U}{R}$得，電阻兩端的電壓：U=IR=0.4A×5Ω=2V；
換成10Ω的電阻后，電阻兩端的電壓變大，要使兩端的電壓保持不變，應(yīng)增大滑動(dòng)變阻器的阻值，將滑片向右滑動(dòng)，直到電壓表的示數(shù)為2V；
（4）已知滑動(dòng)變阻器的最大阻值為20Ω，定值電阻兩端的電壓為2V，設(shè)允許定值電阻的最大值為R，根據(jù)串分壓的知識：
$\frac{U}{{U}_{滑}}$=$\frac{R}{{R}_{滑}}$
$\frac{2V}{4.5V-2V}$=$\frac{R}{20Ω}$
解得：R=16Ω．
20Ω和25Ω都大于16Ω，所以不能選．
故答案為：（1）電壓；電阻；（2）滑動(dòng)變阻器接上面兩個(gè)接線柱；（3）0.4；右；2；（4）20Ω和25Ω．

點(diǎn)評 本題是探究電流和電壓、電阻的關(guān)系，要注意控制變量法在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用．對于滑動(dòng)變阻器的應(yīng)用、歐姆定律在串聯(lián)電路的應(yīng)用也是該實(shí)驗(yàn)�？疾榈膬�(nèi)容，應(yīng)熟練掌握．