Question

3．某小組同學(xué)在探究電流與電壓、電阻的關(guān)系．
實(shí)驗(yàn)器材：電源（電壓恒為4.5 V），電流表、電壓表各一只，開(kāi)關(guān)一個(gè)，六個(gè)定值電阻（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω、30Ω），一個(gè)滑動(dòng)變阻器（50Ω 1A），導(dǎo)線若干．實(shí)驗(yàn)過(guò)程：
（1）小明按圖連接完電路最后一根導(dǎo)線時(shí)，燈泡發(fā)出耀眼的光并很快熄滅．
上述現(xiàn)象產(chǎn)生的原因可能是①連接電路過(guò)程中開(kāi)關(guān)沒(méi)有斷開(kāi)；②滑動(dòng)變阻器的滑片沒(méi)有移到最大阻值處．
（2）小明改正錯(cuò)誤后繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)改變定值電阻R兩端的電壓，測(cè)得電流、電壓的值如表．可以得出：當(dāng)導(dǎo)體的電阻一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流與其兩端電壓成正比．實(shí)驗(yàn)中他選擇的電阻是10Ω

電壓U/V	1.2	1.6	2.0	2.4	2.8	3.0
電流I/A	0.12	0.16	0.20	0.24	0.28	0.3

變阻器連入電路的阻值沒(méi)有調(diào)到最大值（或電壓表選用的量程太小）
（3）小紅想探究“導(dǎo)體兩端的電壓一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比”的實(shí)驗(yàn)．小紅先將5Ω的電阻連入電路中，閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑片，使與電阻并聯(lián)的電壓表的示數(shù)為1.5V，并記下電流值；再分別改接10Ω、15Ω、20Ω、25Ω、30Ω的電阻，重復(fù)上述的實(shí)驗(yàn)．
①實(shí)驗(yàn)中，小紅多次移動(dòng)變阻器滑片的目的是保持電阻兩端電壓不變；
②當(dāng)把5Ω的電阻換為10Ω后，為了保持定值電阻兩端的電壓不變，應(yīng)使變阻器連入的阻值變大（選填“保持不變”、“變大”或“變小”）．
③在1.5V的控制電壓下實(shí)驗(yàn)，小紅所選電阻中有一個(gè)不能完成實(shí)驗(yàn)，該電阻是30Ω．

Answer 1

分析 （1）為保護(hù)電路，①連接電路時(shí)開(kāi)關(guān)要斷開(kāi)，②滑動(dòng)變阻器的滑片要調(diào)到使連入電阻最大的位置；
（2）分析表格中的數(shù)據(jù)結(jié)合控制變量法得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，然后歐姆定律結(jié)合表格中任意一組數(shù)據(jù)求出定值電阻的阻值；
（3）①在探究電流與電阻關(guān)系時(shí)，應(yīng)移動(dòng)滑片保持電阻兩端電壓不變．
②將5Ω的電阻換成了10Ω的電阻時(shí)，電路中的總電阻變大，它兩端的電壓也隨之變化，為保證電阻兩端的電壓變?yōu)樵瓉?lái)的值，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓關(guān)系去調(diào)節(jié)即可；
③由串聯(lián)電路特點(diǎn)求出滑動(dòng)變阻器兩端電壓，由歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最大時(shí)電路中的電流，然后根據(jù)歐姆定律判斷定值電阻的最大值．

解答 解：（1）連接好最后一根導(dǎo)線，燈泡立即發(fā)出明亮耀眼的光并很快熄滅，說(shuō)明①連接電路時(shí)開(kāi)關(guān)沒(méi)有斷開(kāi)，②滑動(dòng)變阻器的滑片沒(méi)調(diào)到使連入電阻最大的位置；
（2）由表格數(shù)據(jù)可知，電流變化的倍數(shù)與電壓變化的倍數(shù)相等，故可得結(jié)論：當(dāng)導(dǎo)體的電阻一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流與其兩端電壓成正比；
探究電流與電壓之間的關(guān)系時(shí)，應(yīng)控制定值電阻的阻值不變，由表格數(shù)據(jù)可知，當(dāng)U=1.2V，I=0.12A，故R=$\frac{U}{I}$=$\frac{1.2V}{0.12A}$=10Ω．
（3）①實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，更換電阻后，移動(dòng)滑片保持電阻兩端電壓不變．
②將5Ω的電阻換成了10Ω的電阻時(shí)，串聯(lián)電路的總電阻變大，根據(jù)歐姆定律可知電路中電流減小，滑動(dòng)變阻器分得的電壓減小，電阻分得的電壓變大，所以根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn)需要調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使接入電路的電阻變大；
③由題意知，電阻兩端電壓U_R=1.5V，滑動(dòng)變阻器兩端電壓U_滑=U-U_R=4.5V-1.5V=3V，
當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為最大時(shí)R_滑=50Ω，電路電流I=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{滑}}$=$\frac{3V}{50Ω}$=0.06A時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3V}{0.1A}$=30Ω＞20Ω，
因此定值電阻的最大值R=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{1.5V}{0.06A}$=25Ω＜30Ω，
所以所選的30Ω電阻中完成不了實(shí)驗(yàn)．
故答案為：（1）①連接電路過(guò)程中開(kāi)關(guān)沒(méi)有斷開(kāi)；②滑動(dòng)變阻器的滑片沒(méi)有移到最大阻值處；（2）正比；10；（3）①保持電阻兩端電壓不變；②變大；③30．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了根據(jù)實(shí)物圖畫電路圖、對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理能力、電路現(xiàn)象的判斷、滑動(dòng)變阻器的使用，關(guān)鍵是能結(jié)合控制變量法分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)判斷猜想是否正確和判斷滑動(dòng)變阻器的作用．