Question

3．如圖甲是小方探究“電流與電壓、電阻關(guān)系”的電路圖，實(shí)驗(yàn)器材有：電源電壓為6V，電流表、電壓表各一個，開關(guān)一個，5Ω、10Ω、15Ω、30Ω的定值電阻各一個，規(guī)格為“20Ω 1A”的滑動變阻器一個，導(dǎo)線若干．
（l）探究電流與電壓的關(guān)系時，所測得的幾組電流、電壓值如表1．在第2次實(shí)驗(yàn)中，電流表的示數(shù)如圖乙，則通過電阻的電流為0.3A，根據(jù)表1數(shù)據(jù)可得到結(jié)論：電阻一定時，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比．
表1                                  表2

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	1	2	3		實(shí)驗(yàn)次數(shù)	1	2	3
電壓U/V	1.0	1.5	2.0		電阻R/Ω	5	10	15
電流I/A	0.2		0.4		電流I/A	0.6	0.3	0.24

（2）探究電流與電阻的關(guān)系時，所測得的幾組電流、電阻如表2．
①由于操作不當(dāng)，導(dǎo)致一組數(shù)據(jù)存在錯誤，請判斷第3次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)存在錯誤．產(chǎn)生錯誤的具體原因是沒有調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電壓表的示數(shù)保持3V不變．
②糾正錯誤以后，小方用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)無法進(jìn)行下去，為完成第4次實(shí)驗(yàn)，小紅提出了下列解決方案，其中正確的有C．
A．將電壓表的量程換為0～15V               B．成電壓為12V的電源
C．更換最大阻值大于或等于30Ω的滑動變阻器   D．可將定值電阻兩端的電壓調(diào)為4V．

Answer 1

分析 （1）看清量程和分度值讀出電流表的示數(shù)；探究電流與電壓關(guān)系時，保持電阻不變，分析表中數(shù)據(jù)得出結(jié)論；
（2）①探究電流與電阻關(guān)系時，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）電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.3A，分析表一數(shù)據(jù)可知，當(dāng)電阻一定時，導(dǎo)體中電流與其兩端電壓成正比；
（2））①當(dāng)接入電阻R₂=10Ω時，電路中的電流為I₂=0.3A，此時滑動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，滑動變阻器滑片位置不動，此時電流中的電流為I=$\frac{U}{R+{R}_{3}}$=$\frac{6V}{10Ω+15Ω}$=0.24A，故第3次實(shí)驗(yàn)時，沒有移動滑片就讀電流表示數(shù)了，由于電壓一定時，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，由于保持電阻兩點(diǎn)電壓為U_R=3V不變，則滑動變阻器兩端分的電壓為U′=U-U_R=6V-3V=3V，
此時電流為I_R=I′=$\frac{{U}_{R}}{{R}_{4}}$=$\frac{3V}{30Ω}$=0.1A，
則滑動變阻器需要接入的阻值為：R′=$\frac{U′}{I′}$=$\frac{3V}{0.1A}$=30Ω＞20Ω，
此時滑動變阻器的阻值不能滿足要求，故應(yīng)換用以更大阻值的變阻器，故選C．
故答案為：（1）0.3；  電阻一定時，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比；（2）①3； 沒有調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電壓表的示數(shù)保持3V不變；  ②C．

點(diǎn)評 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)錯誤原因，要充分把握電壓一定．