Question

18．小彬用如圖甲所示的實驗器材探究“電流與電阻的關系”．電源電壓恒為3V，滑動變阻器上標有“20Ω 2A”字樣，阻值分別為5Ω、10Ω、20Ω、50Ω的定值電阻各一個．

（1）小彬5Ω定值電阻接入電路后，閉合開關，發(fā)現電壓表有示數而電流表無示數，則電路中的故障可能是定值電阻斷路（寫出一種）；排除故障后，閉合開關，調節(jié)滑動變阻器的滑片P，使電流表的示數如圖乙所示，此時電路中的電流為0.38A．
（2）將5Ω定值電阻換成10Ω定值電阻，閉合開關，為了保持電壓表的示數不變，應將滑動變阻器的滑片P向A（選填“A”或“B”）移動，記錄此時各表的示數．
（3）將10Ω定值電阻換成20Ω定值電阻，重復步驟（2）．
（4）實驗記錄的多組數據如下表所示．分析數據可得出結論：當電壓一定時，通過導體中的電流與電阻成反比．

實驗次數	定值電阻Ω）	電流表示數（A）
1	5
2	10	0.2
3	20	0.1

（5）實驗結束后，小彬問老師在此實驗中能否換用50Ω的定值電阻進行實驗？老師指導小彬分析了不能更換的原因．你認為其原因是滑動變阻器滑到阻值最大處時也無法保持定值電阻兩端電壓不變．
（6）根據上表中的數據，在丙圖中描出電流與電阻的關系圖線．

Answer 1

分析 （1）根據電流表和電壓表有示數進行分析具體原因；根據電流表的量程和分度值讀出電流值；
（2）根據串聯電路的分壓特點，換接電阻后，應保持電壓表的示數不變，根據串分壓的知識判斷滑片的移動方向；
（4）電流與電阻的關系：電壓一定，電流與電阻成反比；
（5）根據歐姆定律求出若換用50Ω的定值電阻進行實驗時結合串聯電路的分壓特點即可判斷電壓表最大示數；
（6）據表中的數據做出圖象即可；

解答 解：
（1）電流表無示數，電壓表有示數，說明與電壓表并聯部分發(fā)生斷路，即定值電阻R斷路；
由乙圖知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數為0.38A；
（2）將5Ω電阻換成10Ω后，電壓表的示數會變大，所以應該增大滑動變阻器的阻值，即應將滑動變阻器的滑片P向A移動，使電壓表仍為原來的示數不變；
（4）據表中的數據可知，電流和電阻的關系為：當電壓一定時，通過導體中的電流與電阻成反比；
（5）當定值電阻為50Ω時，此時滑動變阻器最大阻值為20Ω，
根據串聯電路的分壓特點可知：$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}$=$\frac{{R}_{1}}{{R}_{2}}$，
所以，$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}$=$\frac{5}{2}$，
則定值電阻兩端最小電壓為$\frac{5}{7}$×3V≈2.14V＞2V，由此可知無法保持定值電阻兩端電壓始終為1.8V．
（6）據表中的數據做出圖象即可，如下圖：

故答案為：（1）定值電阻斷路；0.38；（2）電壓；A； （4）電壓；反；（5）滑動變阻器滑到阻值最大處時也無法保持定值電阻兩端電壓不變；（6）見上圖．

點評 此題是探究電流和電阻的關系實驗，考查了控制變量法的應用，同時考查了電流表、電壓表、滑動變阻器的接法，考查了電流表的讀數及電阻的計算，涉及到了串聯電路中電流、電壓的關系及歐姆定律的靈活應用．