Question

12．小明要探究“電流與電阻的關系”．器材有：滑動變阻器、開關、電源（電壓恒為6V）各一個，電流表、電壓表各一塊，三個定值電阻（10Ω、15Ω、20Ω），導線若干．

（1）圖1是小明連接的實物電路，圖中有一根導線連接錯誤，請你在連接錯誤的導線上打“×”并補畫出正確的連線．
（2）電路連接正確后，閉合開關前，滑片應置于A端．
（3）閉合開關后，移動滑片，使與電阻（20Ω）并聯(lián)的電壓表示數(shù)為4V，讀出電流表示數(shù)，再分別改接15Ω、10Ω的電阻，重復上述實驗，收集的實驗數(shù)據(jù)如表1所示．老師告訴小明有一組數(shù)據(jù)誤差較大，便找來一個5Ω的電阻讓他再測一組數(shù)據(jù)．當他把5Ω的電阻接入電路時，要使電壓表示數(shù)仍為4V，實驗不能繼續(xù)進行，其原因是超過了電流表所選的量程．改變連接后，當電壓表示數(shù)仍為4V時，電流表示數(shù)為0.8A（如圖2所示）．
綜合分析數(shù)據(jù)可得：電壓一定時，導體中的電流跟導體的電阻成反比．
表1

電壓U/V	4
電阻R/Ω	20	15	10
電流I/A	0.20	0.28	0.40

表2

電阻R/Ω	10
電壓U/V	2	3	4	5	6
電流I/A	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6

（4）小明又利用上述實驗器材探究“電流與電壓的關系”，將滑片從一端移到另一端的過程中，收集的實驗數(shù)據(jù)填入了表2中．
①分析表二中數(shù)據(jù)可得：電阻一定時，導體中的電流跟導體兩端的電壓成正比．
②分析可知，小明使用的變阻器的最大阻值至少為20Ω．

Answer 1

分析 （1）被測電阻與電流表、滑動變阻器串聯(lián)接入電路，電壓表與被測電阻并聯(lián)，并且電流從正接線柱流入，負接線柱流出；由實物圖畫電路圖時，可以根據(jù)先串后并的原則，先按電流的流向把元件最多的電路畫出，再把并聯(lián)的部分畫到相應的位置即可；
（2）滑動變阻器在電路中有兩種作用，一種是保護電路，滑動變阻器的滑片要處于最大阻值處，阻值最大，電流最小，電路不會因電流過大燒壞電路．另一種是移動滑片改變小燈泡兩端的電壓和電流．
（3）電路中分別接入20Ω、15Ω、10Ω的電阻，實驗能夠正常進行，說明電路是正常的，改接5Ω電阻后，電路不能正常進行，是由于超過了電流表所選的量程；
先確定電流表選擇的量程和最小分度值，再讀出電流表的示數(shù)；
綜合數(shù)據(jù)分析可知，電壓一定時，導體中的電流和導體的電阻成反比；
（4）①電阻一定時，導體中的電流和導體兩端的電壓成正比；
②根據(jù)串聯(lián)電路的特點和滑動變阻器接入電路的最大值和最小值列出等式解答．

解答 解（1）電路連接時，電阻短路，修改如下：

（2）在閉合電路前，滑動變阻器的滑片應為最大阻值處，所以滑片應位于A端；
（3）若再接入5Ω的電阻時，實驗不能正常進行，是由于超過了電流表所選的量程；
電阻兩端的電壓為4V，根據(jù)I=$\frac{U}{R}$，電流表選擇0～3A量程，所以示數(shù)為0.8A；
綜合數(shù)據(jù)分析可知，電壓一定時，導體中的電流跟導體的電阻成反比；
拓展：
（1）綜合表2中數(shù)據(jù)可知，電阻一定時，導體中的電流跟導體兩端的電壓成正比；
（2）當滑片移到最小阻值處，即接入電路中的電阻為0時，電路中電流I=0.6A，
定值電阻的阻值R=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{0.6A}$=10Ω；
當滑片移到最大阻值處，電路中電流I=0.2A，
電路中的總電阻R_串=$\frac{U}{I′}$=$\frac{6V}{0.2A}$=30Ω，
滑動變阻器的阻值R′=R_串-R=30Ω-10Ω=20Ω；
故答案為：（1）如上圖；
（2）A； 
（3）超過了電流表所選的量程；0.8；導體中的電流跟導體的電阻成反比；
（4）①導體中的電流跟導體兩端的電壓成正比；②20．

點評 本題是探究通過電阻的電流與電阻大小的關系實驗，涉及到電路圖的連接、電路故障的分析、滑動變阻器的使用、電流表的讀數(shù)、串聯(lián)電路的特點、歐姆定律的應用和控制變量法的應用，涉及的知識點較多，要深入理解和熟練掌握．