Question

14．同學們在“探究電流與電阻關系”實驗中，準備了以下器材：新干電池4節(jié)、規(guī)格為“25Ω 1A”的滑動變阻器、開關、電流表、電壓表（兩只電表均只能使用小量程）、導線若干，定值電阻的阻值分別為10Ω、15Ω、20Ω．

（1）請你用筆畫代替導線，將圖甲所示的電路連接完整．
（2）閉合開關后發(fā)現(xiàn)電路存在斷路故障，依據的現(xiàn)象是電流表的示數為零．
（3）本實驗中電壓表的作用是：每次更換電阻時，通過移動滑動變阻器的滑片，確保電阻兩端電壓為定值；
（4）同學們電路連接無誤，先用10Ω電阻進行實驗，移動滑動變阻器滑片，電流表示數如圖乙所示，讀數為0.2A；當他們換電阻繼續(xù)實驗時，發(fā)現(xiàn)實驗進行不下去，用所學的知識分析，存在的問題是電源電壓過大（滑動變阻器的最大電阻太�。�（只寫一種），在不增加其他器材的情況下解決問題最簡便的方法是：減少一節(jié)干電池；
（5）解決上述問題完成了實驗，記錄數據如圖丙，結論是在電壓一定時，通過導體的電流與導體的電阻成反比（在電壓一定時，通過導體的電流與導體的電阻的倒數成正比）．

Answer 1

分析 （1）電流表應該串聯(lián)在電路中，電壓表應該并聯(lián)在電路中，且都選小量程即可（題目已提示）；
（2）若是斷路，即該電路的電流是零；
（3）在探究電流跟電阻的關系時，要保持電阻兩端的電壓不變；
（4）先判斷電流表的量程和分度值，而后讀出示數即可；
根據滑動變阻器的最大阻值與定值電阻阻值間的關系，由串聯(lián)電路的分壓原理分析電壓表不能達到要求的原因，然后提出改進措施．
（5）據實驗現(xiàn)象得出結論即可．

解答 解：（1）據該實驗的原理可知，電流表應該串聯(lián)在電路中，電壓表應該并聯(lián)在電路中，且都選小量程即可（題目已提示）；故如下圖所示：

（2）若是斷路，即該電路的電流是零，所以只需要觀察電流表的示數是否是零即可判斷該電路是否斷開；
（3）在探究電流跟電阻的關系時，要保持電阻兩端的電壓不變；故本實驗中電壓表的作用是：每次更換電阻時，通過移動滑動變阻器的滑片，確保電阻兩端電壓為定值；
（4）用10Ω電阻進行實驗，此電流表是選擇的小量程，故分度值是0.02A，故此時的示數是0.2A；
故此時定值電阻兩端的電壓是：I=$\frac{U}{R}$可知
U=IR=0.2A×10Ω=2V；
當改用15Ω的電阻時，電路中的電流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2V}{15Ω}$=$\frac{2}{15}$A，
滑動變阻器的阻值為：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{6V-2V}{\frac{2}{15}A}$=30Ω，
滑動變阻器的最大電阻是25Ω，所以，該滑動變阻器無法使電壓表的示數達到實驗要求的值，是由于滑動變阻器的最大阻值太小，把滑動變阻器阻值全部接入電路時，滑動變阻器分得的電壓還是較小，不能使電阻兩端達到要求的值，所以出現(xiàn)上述現(xiàn)象的原因是由于滑動變阻器最大電阻太小或電源電壓太大導致的，故在不增加其他器材的情況下解決問題最簡便的方法是減少一節(jié)干電池．
（5）據圖象可知，在電壓一定時，通過導體的電流與導體的電阻成反比（在電壓一定時，通過導體的電流與導體的電阻的倒數成正比）；
故答案為：（1）見上圖；（2）電流；（3）電阻兩端電壓為定值；（4）0.2；  電源電壓過大（滑動變阻器的最大電阻太�。�；  減少一節(jié)干電池；
 （5）在電壓一定時，通過導體的電流與導體的電阻成反比（在電壓一定時，通過導體的電流與導體的電阻的倒數成正比）；

點評 本題考查了實驗數據處理、實驗操作分析、實驗操作改進等問題，實驗操作分析及實驗改進措施是本題的難點，要根據串聯(lián)電路的分壓原理認真分析，然后提出改進措施．