Question

2．小亮利用如圖所示的電路探究“電流與電壓和電阻的關(guān)系”，已知電源電壓為6V，實(shí)驗(yàn)用到多個(gè)定值電阻，阻值分別為5Ω、10Ω、15Ω、30Ω，滑動(dòng)變阻器規(guī)格為“20Ω 1A”．
（1）請(qǐng)根據(jù)電路圖將實(shí)物電路連接完整（導(dǎo)線(xiàn)不允許交叉）．
（2）探究電流與電壓的關(guān)系時(shí)，所測(cè)得的幾組電流、電壓值如表1所示．根據(jù)表1數(shù)據(jù)可得到結(jié)論：當(dāng)電阻一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比
表1：

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	1	2	3
電壓U/V	1.0	1.5	2.0
電流I/A	0.2	0.3	0.4

表2：

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	1	2	3
電阻R/Ω	5	10	15
電流I/A	0.6	0.3	0.24

（3）探究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，所測(cè)得的幾組電流、電壓值如表2所示：
由于操作不當(dāng)，導(dǎo)致一組數(shù)據(jù)存在錯(cuò)誤，請(qǐng)判斷：第3次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)存在錯(cuò)誤，產(chǎn)生錯(cuò)誤的原因是沒(méi)有控制電阻兩端的電壓一定，正確的數(shù)據(jù)應(yīng)該是0.2A．糾正錯(cuò)誤以后，小亮用30Ω的電阻替換15Ω的電阻進(jìn)行了第4次實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)無(wú)法進(jìn)行下去，為完成第4次實(shí)驗(yàn)，同學(xué)們提出了下列解決方案，其中正確的是C
A．將電壓表的量程換為0～15V
B．換成電壓為12V的電源
C．更換最大阻值大于或等于30Ω的滑動(dòng)變阻器
D．可將定值電阻兩端的電壓調(diào)為1.5V．

Answer 1

分析 （1）將電壓表與導(dǎo)體并聯(lián)，滑動(dòng)變阻器與導(dǎo)體串聯(lián)，且要接一上一下；
（2）分析數(shù)據(jù)，得出電流與電壓的正比例關(guān)系；
（3）①探究電流與電阻關(guān)系時(shí)，要保持電壓一定，分析表中數(shù)據(jù)得出結(jié)論；
②根據(jù)滑動(dòng)變阻器分壓和串聯(lián)電路電流相等特點(diǎn)分析解答．

解答 解：（1）將電壓表與導(dǎo)體并聯(lián)，滑動(dòng)變阻器與導(dǎo)體串聯(lián)，變阻器已接了下面一個(gè)接線(xiàn)柱，可再接上面任意一個(gè)接線(xiàn)柱；

（2）由表1中數(shù)據(jù)可知，電阻不變，導(dǎo)體的電流與電壓的比值不變，可得當(dāng)電阻一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比；
（3）①當(dāng)接入電阻R₂=10Ω時(shí)，電路中的電流為I₂=0.3A，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入的阻值為R=$\frac{U-{U}_{2}}{{I}_{2}}$=$\frac{6V-3V}{0.3A}$=10Ω，
將R₂換為R₃=15Ω時(shí)，滑動(dòng)變阻器滑片位置不動(dòng)，此時(shí)電流中的電流為I=$\frac{U}{R+{R}_{3}}$=$\frac{6V}{10Ω+15Ω}$=0.24A，故第3次實(shí)驗(yàn)時(shí)，沒(méi)有移動(dòng)滑片就讀電流表示數(shù)了，由于電壓一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流與其電阻成反比，故應(yīng)該為0.2A；
②糾正錯(cuò)誤以后，該小組用30Ω的電阻替換15Ω的電阻進(jìn)行了第4次實(shí)驗(yàn)，
當(dāng)R₄=30時(shí)，由于保持電阻兩點(diǎn)電壓為U_R=3V不變，則滑動(dòng)變阻器兩端分的電壓為U′=U-U_R=6V-3V=3V，
此時(shí)電流為I_R=I′=$\frac{{U}_{R}}{{R}_{4}}$=$\frac{3V}{30Ω}$=0.1A，則滑動(dòng)變阻器需要接入的阻值為：R′=$\frac{U′}{I′}$=$\frac{3V}{0.1A}$=30Ω＞20Ω，此時(shí)滑動(dòng)變阻器的阻值不能滿(mǎn)足要求，故應(yīng)換用以更大阻值的變阻器，故選C．
故答案為：（1）見(jiàn)上圖；（2）當(dāng)電阻一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比；（3）3；沒(méi)有控制電阻兩端的電壓一定；0.2；C．

點(diǎn)評(píng) 此題為實(shí)驗(yàn)中最為典型的探究電流與電壓、電阻關(guān)系的實(shí)驗(yàn)題，該題關(guān)鍵難點(diǎn)是分析第三次實(shí)驗(yàn)電流表示數(shù)錯(cuò)誤原因，要充分把握電壓一定．