Question

10．小林用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)器材探究“電流與電阻的關(guān)系”．電源電壓恒為3V，滑動(dòng)變阻器上標(biāo)有“20Ω，2A”字樣，阻值分別為5Ω、10Ω、20Ω、50Ω的定值電阻各一個(gè)．

（1）請(qǐng)你用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線，把圖甲所示的實(shí)驗(yàn)電路補(bǔ)充完整．
（2）小彬?qū)?Ω定值電阻接入電路后，閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片P，使電流表的示數(shù)如圖乙所示，此時(shí)電路中的電流為0.36A．
（3）將5Ω定值電阻換成10Ω定值電阻，閉合開(kāi)關(guān)，為了保持電壓表的示數(shù)不變，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P向A（選填“A”或“B”）移動(dòng)，記錄此時(shí)各表的示數(shù)．
（4）將10Ω定值電阻換成20Ω定值電阻，重復(fù)步驟（3）．
（5）實(shí)驗(yàn)記錄的多組數(shù)據(jù)如表所示，分析數(shù)據(jù)可得出結(jié)論：當(dāng)電壓一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體中的電流與電阻成反比；．

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	定值電阻（Ω）	電流表示數(shù)（A）
1	5	★
2	10	0.18
3	20	0.09

（6）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，小彬問(wèn)老師在此實(shí)驗(yàn)中能否換用50Ω的定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)？老師指導(dǎo)小彬分析了不能更換的原因．你認(rèn)為其原因是滑動(dòng)變阻器最大阻值太小，無(wú)法保持電壓表示數(shù)為1.8V．

Answer 1

分析 （1）電壓表與電阻并聯(lián)，根據(jù)電源電壓確定電壓表量程；滑動(dòng)變阻器要接一上一下；
（2）根據(jù)電流表的量程和分度值讀出電流值；
（3）研究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，應(yīng)保持電壓表的示數(shù)不變，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律和分壓原理，判斷滑片的移動(dòng)方向；
（5）分析表中數(shù)據(jù)得出電流與電阻的關(guān)系；
（6）由歐姆定律求出電壓表的示數(shù)，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律求出變阻器分得的電壓，由分壓原理求出變阻器連入電路中的阻值大小，結(jié)合題中條件回答．

解答 解：（1）電壓表與電阻并聯(lián)，由于電源電壓為3V，所以應(yīng)選擇0～3V的量程；滑動(dòng)變阻器已接了下面一個(gè)接線柱，可再接上面任意一個(gè)接線柱，如圖所示：

（2）由乙圖知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.36A；
（3）將5Ω電阻換成10Ω后，根據(jù) 分壓原理，電壓表的示數(shù)會(huì)變大，因要控制電壓表示數(shù)不變，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，變阻器分得更多的電壓，由分壓原理，所以應(yīng)該增大滑動(dòng)變阻器的阻值，即應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P向A移動(dòng)，使電壓表仍為原來(lái)的示數(shù)不變；
（4）分析表中數(shù)據(jù)知，當(dāng)電阻變?yōu)樵瓉?lái)的幾倍，通過(guò)的電流變?yōu)樵瓉?lái)的幾分之一，所以，
電流和電阻的關(guān)系為：當(dāng)電壓一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體中的電流與電阻成反比；
（5）由表中數(shù)據(jù)，根據(jù)歐姆定律，電壓表示數(shù)U=IR=0.36A×5Ω=1.8V，
當(dāng)定值電阻為50Ω時(shí)，要保持電壓表示數(shù)不變，
此時(shí)滑動(dòng)變阻器分去的電壓為U_滑=3V-1.8V=1.2V，
根據(jù)分壓原理，$\frac{{U}_{滑}}{{U}_{表}}=\frac{{R}_{滑}}{{R}_{定}}$，變阻器連入電路中的阻值R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{{U}_{表}}$R_定=$\frac{1.2V}{1.8V}$×50Ω=33.3Ω，
即變阻器的最大阻值至少為33.3Ω，
而題中變阻器的規(guī)格為“20Ω，2A”，所以滑動(dòng)變阻器最大阻值太小，
無(wú)法保持定值電阻兩端電壓始終為1.8V．
故答案為：（1）如圖所示；
（2）0.36；A；
（3）A；
（5）當(dāng)電壓一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體中的電流與電阻成反比；
（6）滑動(dòng)變阻器最大阻值太小，無(wú)法保持電壓表示數(shù)為1.8V．

點(diǎn)評(píng) 此題是探究電流和電阻的關(guān)系實(shí)驗(yàn)，考查了控制變量法的應(yīng)用，同時(shí)考查了電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器的接法，電流表的讀數(shù)、電阻的計(jì)算及器材的選擇和靈活運(yùn)用串聯(lián)電路的規(guī)律及歐姆定律解決問(wèn)題的能力，綜合性較強(qiáng)．