Question

14．小彬用如圖甲所示的實(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(huà)線代替導(dǎo)線，把圖甲所示的實(shí)驗(yàn)電路補(bǔ)充完整，要求P右移阻值變�。�
（2）另一組的小明同學(xué)連接好電路的最后一根導(dǎo)線時(shí)，電流表和電壓表指針馬上發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，而且移動(dòng)滑片電表示數(shù)不變，且示數(shù)都很小，導(dǎo)致上述現(xiàn)象的原因是：
①連接電路時(shí)，開(kāi)關(guān)沒(méi)有斷開(kāi)②將變阻器下面兩個(gè)接線柱連入了電路中．
（3）小彬5Ω定值電阻接入電路后，閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表有示數(shù)而電壓表無(wú)示數(shù)，則電路中的故障可能是電壓表短路（或R₁短路）（寫(xiě)出一種）；排除故障后，閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片P，使電流表的示數(shù)如圖乙所示，此時(shí)電路中的電流為0.36A．
（4）將5Ω定值電阻換成10Ω定值電阻，閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片保持電壓表的示數(shù)不變．應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P向A（選填“A”或“B”）移動(dòng)，記錄此時(shí)各表的示數(shù)．
（5）將10Ω定值電阻換成20Ω定值電阻，重復(fù)步驟（3）．
實(shí)驗(yàn)記錄的多組數(shù)據(jù)如表所示．分析發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)規(guī)律：電流與對(duì)應(yīng)電阻之積為一定值，從而可得出結(jié)論：當(dāng)電壓一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流與電阻成反比．．

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	定值電阻（Ω）	電流表示數(shù)（A）
1	5
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)變阻器的最大阻值太�。�

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電源電壓確定電壓表量程與電阻并聯(lián)，根據(jù)要求：P右移阻值變小確定變阻器接線柱的連接；
（2）①連接電路時(shí)，為保護(hù)電路，開(kāi)關(guān)應(yīng)斷開(kāi)；
②移動(dòng)滑片電表示數(shù)不變，且示數(shù)都很小，說(shuō)明電阻中的電阻很大，據(jù)此分析回答；
（3）閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表有示數(shù)說(shuō)明電路為通路，根據(jù)電壓表無(wú)示數(shù)分析判斷；
根據(jù)電流表的量程和分度值讀出電流值；
（4）因研究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，要控制電壓表示數(shù)不變，先根據(jù)分壓原理確定換上電阻后電壓表示數(shù)的變化，再由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，確定變阻器滑片移動(dòng)的方向；
（5）分析表中數(shù)據(jù)得出結(jié)論；
（6）因研究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，要控制電壓表示數(shù)不變，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律確定變阻器分得的電壓，根據(jù)分壓原理確定換上50Ω的電阻后，變阻器連入電路中電阻大小，并與給它的變阻器作比較．

解答 解：（1）電壓表與電阻并聯(lián)，由于電源電壓為3V，所以應(yīng)選擇0～3V的量程；因要求P右移阻值變小，即將變阻器滑片右側(cè)的電阻絲連入電路中，如下所示：

（2）另一組的小明同學(xué)連接好電路的最后一根導(dǎo)線時(shí)，電流表和電壓表指針馬上發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明連接電路時(shí)，開(kāi)關(guān)沒(méi)有斷開(kāi)；
移動(dòng)滑片電表示數(shù)不變，且示數(shù)都很小，由歐姆定律可知，電阻中的電阻很大，原因是將變阻器的下面兩個(gè)接線柱連入了電路中了；
（3）電流表有示數(shù)，說(shuō)明電路為通路，電壓表無(wú)示數(shù)，說(shuō)明與電壓表并聯(lián)部分發(fā)生短路，則可能是電壓表短路或定值電阻R₁短路；
由乙圖知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，其示數(shù)為0.36A；
（4）當(dāng)將5Ω電阻換成10Ω后，根據(jù)分壓原理，電壓表的示數(shù)會(huì)變大；因研究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，要控制電壓表示數(shù)不變，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，要減小電壓表示數(shù)，需增大變阻器分得的電壓，根據(jù)分壓原理，應(yīng)該增大滑動(dòng)變阻器連入電路中的阻值，即應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P向A移動(dòng)，使電壓表仍為原來(lái)的示數(shù)不變；
（5）由表中數(shù)據(jù)可知，U_R=IR=0.36A×5Ω=…=1.8V，即電流與阻的之積為一定值，可得出結(jié)論：當(dāng)電壓一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體中的電流與電阻成反比；
（6）根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，變阻器分得的電壓U_滑=U-U_R=3V-1.8V=1.2V，變阻器分得的電壓為定值電阻電壓的$\frac{1.2V}{1.8V}$=$\frac{2}{3}$倍，根據(jù)分壓原理，當(dāng)用50Ω的定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，變阻器連入電路中的電阻大小應(yīng)為$\frac{2}{3}$×50Ω≈33.3Ω＞20Ω，故不能完成實(shí)驗(yàn)，則原因是滑動(dòng)變阻器的最大阻值太�。�
故答案為：（1）如上圖所示；
（2）①連接電路時(shí)，開(kāi)關(guān)沒(méi)有斷開(kāi)；②將變阻器下面兩個(gè)接線柱連入了電路中；
（3）電壓表短路（或R₁短路）；0.36；
（4）電壓；A；
（5）電流與對(duì)應(yīng)電阻之積為一定值；當(dāng)電壓一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流與電阻成反比；
（6）滑動(dòng)變阻器的最大阻值太�。�

點(diǎn)評(píng) 本題研究電流與電阻的關(guān)系，考查電路的連接、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、反�，F(xiàn)象的判斷、故障的分析、電流表的讀數(shù)、數(shù)據(jù)的處理、對(duì)器械的要求及控制變量法的運(yùn)用，涉及知識(shí)點(diǎn)多，綜合性強(qiáng)．