Question

7．小彬用如圖所示的實(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)你用筆畫線代替導(dǎo)線，把圖所示的實(shí)驗(yàn)電路補(bǔ)充完整．
（2）小彬5Ω定值電阻接入電路后，閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表沒(méi)有示數(shù)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，電壓表示數(shù)始終接近電源電壓．造成這一現(xiàn)象的原因可能是R斷路．
（3）排除電路故障進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．為達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，滑�?dòng)變阻器除了起到保護(hù)電路的作用外，還起到保證R兩端電壓不變的作用．實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)把5Ω的電阻換成10Ω的電阻后，應(yīng)把變阻器滑片向A（選填“A”或“B”）滑動(dòng)，同時(shí)眼睛盯住電壓表才可能達(dá)到這個(gè)目的．
（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)如下表所示．分析數(shù)據(jù)可得出結(jié)論：在R兩端電壓U一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體中電流I與電阻R成反比．

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	定值電阻Ω）	電流表示數(shù)（A）
1	5	0.36
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了．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電源電壓確定電壓表的量程，探究“電流與電阻的關(guān)系”，電壓表與電阻并聯(lián)，變阻器按一下一上的原則接入電路中；
（2）小彬?qū)?Ω定值電阻接入電路后，閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表沒(méi)有示數(shù)，可能電路斷路；移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，電壓表示數(shù)始終接近電源電壓，說(shuō)明電壓表與電源連通，與電壓表并聯(lián)的支路之外的電路是完好的，則與電壓表并聯(lián)的電阻R斷路了；
（3）探究“電流與電阻的關(guān)系”，應(yīng)控制電壓表的示數(shù)不變，據(jù)此回答；
根據(jù)分壓原理和串聯(lián)電路電壓的規(guī)律作答；
（5）分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論；
（6）根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律求出變阻器分得的電壓，根據(jù)分壓原理求出滑動(dòng)變阻器的最大阻值至少為多少并與現(xiàn)有阻值比較；

解答 解：（1）探究“電流與電阻的關(guān)系”，電壓表與電阻并聯(lián)，因電源電壓為3V，電壓表選用小量程，變阻器按一下一上的原則接入電路中，如下圖所示：

（2）經(jīng)分析，閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表沒(méi)有示數(shù)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，電壓表示數(shù)始終接近電源電壓．造成這一現(xiàn)象的原因可能是電阻R斷路了，導(dǎo)致電壓表串聯(lián)在電路中了；
（3）探究“電流與電阻的關(guān)系時(shí)，應(yīng)控制電壓表示數(shù)不變，所以滑動(dòng)變阻器除了起到保護(hù)電路的作用外，還起到保證R兩端電壓不變的作用；
當(dāng)把5Ω的電阻換成10Ω的電阻后，根據(jù)分壓原理，電壓表示數(shù)變大，為控制電壓表示數(shù)不變，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，應(yīng)增大變阻器分得的電壓，根據(jù)分壓原理，應(yīng)增大變阻器連入電路中的電阻大小，所以應(yīng)把變阻器滑片向A滑動(dòng)，同時(shí)眼睛盯住電壓表才可能達(dá)到這個(gè)目的；
（5）由表中數(shù)據(jù)可知，當(dāng)電阻為原來(lái)的幾倍時(shí)，通過(guò)的電流變?yōu)樵瓉?lái)的幾分之一，所以得出的結(jié)論是：在R兩端電壓U一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體中電流I與電阻R成反比；
（6）根據(jù)歐姆定律，電壓表示數(shù)為U=IR=0.36A×5Ω=1.8V，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，變阻器要分得的電壓為
3V-1.8V=1.2V，若換用50Ω的定值電阻，根據(jù)分壓原理，變阻器連入電路中的電阻大小為$\frac{1.2V}{1.8V}$×50Ω≈33.3Ω，即滑動(dòng)變阻器的最大阻值至少為33.3Ω，而題中變阻器的最大阻值為20Ω，故不能更換；
故答案為：（1）如上圖所示；
（2）R斷路； 
（3）保證R兩端電壓不變；   A； 電壓表；
（5）在R兩端電壓U一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體中電流I與電阻R成反比；
（6）滑動(dòng)變阻器最大阻值太小了；

點(diǎn)評(píng) 本題探究“電流與電阻的關(guān)系”，考查電路的連接、故障分析、操作過(guò)程、分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論的能力及器材的選擇，有一定難度．