Question

15．小宇同學在“探究電流與電阻的關系”實驗中，器材如圖甲所示，電源為兩節(jié)新的干電池，滑動變阻器上標有“10Ω 1A”字樣，阻值分別為5Ω、10Ω、20Ω、30Ω的定值電阻各一個．

（1）請用筆畫線代替導線，把圖甲所示的電路補充完整（滑片P向右滑，滑動變阻器接入電路的電阻變大）．
（2）小宇同學首先將5Ω定值電阻接入電路，將滑片P滑到B（選填“A”或“B”）端，再閉合開關，調(diào)節(jié)滑片P，使電壓表示數(shù)到達某一數(shù)值，電流表的示數(shù)如圖乙所示，該示數(shù)為0.4A．
（3）接下來，小宇同學應該斷開開關，并且將滑動變阻器阻值調(diào)到最大處，然后將5Ω的電阻
替換為10Ω．閉合開關，調(diào)節(jié)滑片P，使電壓表示數(shù)為2V，將電流表示數(shù)記錄在表格中．

實驗次數(shù)	1	2	3
電阻R/Ω	5	10	20
電流I/A	0.4	0.2	0.1

（4）將定值電阻換成20Ω重復第（3）的操作，由表格中數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：在電壓一定時，電流與電阻成反比（選填“正比”或“反比”）．本次探究中若換用30Ω的定值電阻接入電路，無論怎樣調(diào)節(jié)滑片P，電壓表示數(shù)始終大于（選填“大于”或“小于”）所需電壓．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電源電壓確定電壓表選用的量程與電阻并聯(lián)，根據(jù)滑片P向右滑，滑動變阻器接入電路的電阻變大連接變阻器；
（2）為保護電路，變阻器連入電路中電阻最大；根據(jù)電流表小量程計讀數(shù)；
（3）研究電流與電阻的關系時，要控制電壓表示數(shù)不變，由歐姆定律的變形公式，求出電壓表示數(shù)；
連接電路過程中，應該斷開開關，并且將滑動變阻器阻值調(diào)到最大；
（4）由表中數(shù)據(jù)得出結論；
根據(jù)分壓原理確定變阻器連入電路中電阻最大時電壓表示數(shù)分析．

解答 解：（1）電源電壓為3V，電壓表選用小量程與電阻并聯(lián)，滑片P向右滑，滑動變阻器接入電路的電阻變大．即變阻器滑片以左電阻絲連入電路中，如下所示：

（2）為保護電路，變阻器連入電路中電阻最大，小宇同學首先將5Ω定值電阻接入電路，將滑片P滑到B端，再閉合開關，調(diào)節(jié)滑片P，使電壓表示數(shù)到達某一數(shù)值，電流表的示數(shù)如圖乙所示，電流表選用小量程，分度值為0.02A，示數(shù)0.4A；
（3）研究電流與電阻的關系時，要控制電壓表示數(shù)不變，由歐姆定律的變形公式，電壓表示數(shù)U=IR=0.4A×5Ω=2V
，小宇同學應該斷開開關，并且將滑動變阻器阻值調(diào)到最大，然后將5Ω的電阻替換為10Ω．閉合開關，調(diào)節(jié)滑片P，使電壓表示數(shù)為2V，將電流表示數(shù)記錄在表格中．
（4）將定值電阻換成20Ω重復第（3）的操作，由表格中數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：電阻為原來的幾倍，通過的電流為原來的幾分之一，故在電壓一定時，電流與電阻成反比．
本次探究中若換用30Ω的定值電阻接入電路，當變阻器全部電阻接入電路時，根據(jù)分壓原理，電壓表示數(shù)為
U_表=$\frac{{R}_{定}}{{R}_{定}+{R}_{滑大}}$U=$\frac{30Ω}{30Ω+10Ω}$×3V=2.25V，電壓表示數(shù)始終大于所需電壓．
故答案為：（1）如上所示；（2）B；0.4；（3）斷開開關；2；0.4；（4）反比；大于．

點評 探究電流與電阻的關系，考查電路的連接、操作過程、注意事項、控制變量法的運用的及對器材的要求．