Question

3．學(xué)習(xí)歐姆定律之后，老師要求對(duì)電流與電阻的關(guān)系進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)研究．某研究性學(xué)習(xí)小組進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：
步驟一：選取電壓恒為6伏的電源、最大阻值為20歐的滑動(dòng)變阻器、定值電阻4只（6歐、10歐、20歐、30歐）、電壓表、電流表、導(dǎo)線等器材，設(shè)計(jì)如下實(shí)物電路圖．
步驟二：將開關(guān)斷開，把6歐定值電阻接在R處，讀得并記錄電壓表讀數(shù)和電流表讀數(shù)．
步驟三：分別換10歐、20歐、30歐電阻接入電路，調(diào)節(jié)滑片，記錄有關(guān)數(shù)據(jù)．
按照上述實(shí)驗(yàn)思路，他們上交一份數(shù)據(jù)記錄如下表：

組別	A	B	C	D
電壓U（伏）	3	3	3	3
電阻R（歐）	6	10	20	30
電流I（安）	0.50	0.30	0.15	0.10

（1）已知電壓表是測(cè)定值電阻R兩端的電壓，請(qǐng)將實(shí)物電路連接完整．
（2）為了保護(hù)電路，在步驟二中閉合開關(guān)前應(yīng)進(jìn)行的操作是滑動(dòng)變阻器處于最大阻值處．
（3）在步驟三實(shí)驗(yàn)中，若將10歐的電阻換為20歐，要控制R兩端的電壓不變，具體的操作是觀察電壓表讀數(shù)，并將滑片P向左滑動(dòng)，直到電壓表讀數(shù)為3伏．
（4）老師認(rèn)為該學(xué)習(xí)小組的數(shù)據(jù)中D組數(shù)據(jù)不是由實(shí)驗(yàn)測(cè)出，而是拼湊的．老師的理由是無法測(cè)出R=30Ω時(shí)電路中的電流．

Answer 1

分析 （1）電壓表測(cè)定值電阻R兩端的電壓時(shí)，電壓表應(yīng)并聯(lián)在R兩端；
（2）為防止電路中電流過大，燒壞電路元件，更滑電阻時(shí)，滑動(dòng)變阻器處于最大阻值處；
（3）探究電流與電阻關(guān)系時(shí)，應(yīng)控制電阻兩端的電壓不變；若將10歐的電阻換為20歐時(shí)，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)可知R兩端的電壓變化，進(jìn)一步判斷滑片移動(dòng)的方向；
（4）滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大時(shí)分得的電壓最大，R兩端的電壓最小，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出R=30Ω時(shí)電路中的電流，再根據(jù)歐姆定律求出R兩端的最小電壓，然后與R兩端的電壓為3V不變相比較得出答案．

解答 解：（1）電壓表應(yīng)并聯(lián)在R兩端即可，如下圖所示：

（2）為了保護(hù)電路，更換電阻時(shí)，開關(guān)斷開的同時(shí)滑動(dòng)變阻器處于最大阻值處；
（3）探究電流與電阻關(guān)系時(shí)，應(yīng)控制電阻兩端的電壓不變；
若將10歐的電阻換為20歐時(shí)，電壓表的示數(shù)變大，要保持電壓表的示數(shù)3V不變，滑片應(yīng)向左移動(dòng)，增大接入電路中的電阻，減小R兩端的電壓；
（4）當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大時(shí)，R兩端的電壓最小，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，R=30Ω時(shí)電路中的電流：
I=$\frac{U}{R+{R}_{滑}}$=$\frac{6V}{30Ω+20Ω}$=0.12A，
電壓表的最小示數(shù)：
U_R=IR=0.12A×30Ω=3.6V＞3V，
即無法測(cè)出R=30Ω時(shí)電路中的電流．
故答案為：
（1）如上圖所示；
（2）滑動(dòng)變阻器處于最大阻值處；
（3）左；
（4）無法測(cè)出R=30Ω時(shí)電路中的電流．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)物電路圖的連接和實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)、電路動(dòng)態(tài)的分析、串聯(lián)電路特點(diǎn)以及歐姆定律的應(yīng)用，要注意探究電流與電阻關(guān)系時(shí)，應(yīng)控制電阻兩端的電壓不變．