Question

14．小彬用如圖甲所示的實驗器材探究“電流與電阻的關(guān)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）請你用筆畫線代替導線，把圖甲所示的實驗電路補充完整，要求P右移阻值變�。�
（2）另一組的小明同學連接好電路的最后一根導線時，電流表和電壓表指針馬上發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，而且移動滑片電表示數(shù)不變，且示數(shù)都很小，導致上述現(xiàn)象的原因是：
①連接電路時，開關(guān)沒有斷開②將變阻器下面兩個接線柱連入了電路中．
（3）小彬5Ω定值電阻接入電路后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表有示數(shù)而電壓表無示數(shù)，則電路中的故障可能是電壓表短路（或R₁短路）（寫出一種）；排除故障后，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片P，使電流表的示數(shù)如圖乙所示，此時電路中的電流為0.36A．
（4）將5Ω定值電阻換成10Ω定值電阻，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片保持電壓表的示數(shù)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(shù)．
（5）將10Ω定值電阻換成20Ω定值電阻，重復步驟（3）．
實驗記錄的多組數(shù)據(jù)如表所示．分析發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)規(guī)律：電流與對應電阻之積為一定值，從而可得出結(jié)論：當電壓一定時，通過導體的電流與電阻成反比．．

實驗次數(shù)	定值電阻（Ω）	電流表示數(shù)（A）
1	5
2	10	0.18
3	20	0.09

（6）實驗結(jié)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的最大阻值太�。�

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電源電壓確定電壓表量程與電阻并聯(lián)，根據(jù)要求：P右移阻值變小確定變阻器接線柱的連接；
（2）①連接電路時，為保護電路，開關(guān)應斷開；
②移動滑片電表示數(shù)不變，且示數(shù)都很小，說明電阻中的電阻很大，據(jù)此分析回答；
（3）閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表有示數(shù)說明電路為通路，根據(jù)電壓表無示數(shù)分析判斷；
根據(jù)電流表的量程和分度值讀出電流值；
（4）因研究電流與電阻的關(guān)系時，要控制電壓表示數(shù)不變，先根據(jù)分壓原理確定換上電阻后電壓表示數(shù)的變化，再由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，確定變阻器滑片移動的方向；
（5）分析表中數(shù)據(jù)得出結(jié)論；
（6）因研究電流與電阻的關(guān)系時，要控制電壓表示數(shù)不變，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律確定變阻器分得的電壓，根據(jù)分壓原理確定換上50Ω的電阻后，變阻器連入電路中電阻大小，并與給它的變阻器作比較．

解答 解：（1）電壓表與電阻并聯(lián)，由于電源電壓為3V，所以應選擇0～3V的量程；因要求P右移阻值變小，即將變阻器滑片右側(cè)的電阻絲連入電路中，如下所示：

（2）另一組的小明同學連接好電路的最后一根導線時，電流表和電壓表指針馬上發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，說明連接電路時，開關(guān)沒有斷開；
移動滑片電表示數(shù)不變，且示數(shù)都很小，由歐姆定律可知，電阻中的電阻很大，原因是將變阻器的下面兩個接線柱連入了電路中了；
（3）電流表有示數(shù)，說明電路為通路，電壓表無示數(shù)，說明與電壓表并聯(lián)部分發(fā)生短路，則可能是電壓表短路或定值電阻R₁短路；
由乙圖知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，其示數(shù)為0.36A；
（4）當將5Ω電阻換成10Ω后，根據(jù)分壓原理，電壓表的示數(shù)會變大；因研究電流與電阻的關(guān)系時，要控制電壓表示數(shù)不變，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，要減小電壓表示數(shù)，需增大變阻器分得的電壓，根據(jù)分壓原理，應該增大滑動變阻器連入電路中的阻值，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(shù)不變；
（5）由表中數(shù)據(jù)可知，U_R=IR=0.36A×5Ω=…=1.8V，即電流與阻的之積為一定值，可得出結(jié)論：當電壓一定時，通過導體中的電流與電阻成反比；
（6）根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，變阻器分得的電壓U_滑=U-U_R=3V-1.8V=1.2V，變阻器分得的電壓為定值電阻電壓的$\frac{1.2V}{1.8V}$=$\frac{2}{3}$倍，根據(jù)分壓原理，當用50Ω的定值電阻進行實驗時，變阻器連入電路中的電阻大小應為$\frac{2}{3}$×50Ω≈33.3Ω＞20Ω，故不能完成實驗，則原因是滑動變阻器的最大阻值太�。�
故答案為：（1）如上圖所示；
（2）①連接電路時，開關(guān)沒有斷開；②將變阻器下面兩個接線柱連入了電路中；
（3）電壓表短路（或R₁短路）；0.36；
（4）電壓；A；
（5）電流與對應電阻之積為一定值；當電壓一定時，通過導體的電流與電阻成反比；
（6）滑動變阻器的最大阻值太�。�

點評 本題研究電流與電阻的關(guān)系，考查電路的連接、實驗注意事項、反�，F(xiàn)象的判斷、故障的分析、電流表的讀數(shù)、數(shù)據(jù)的處理、對器械的要求及控制變量法的運用，涉及知識點多，綜合性強．