Question

3．小沈同學在做探究“電流、電壓與電阻關系”的實驗時，他選取了兩節(jié)干電池、一個滑動變阻器、一塊電流表、一塊電壓表、一個開關、3個阻值不同的電阻絲及若干導線．請你幫他完成下列內(nèi)容：
①根據(jù)實驗要求，在圖1中用筆劃線代替導線將實物圖連接完整，并在圖2虛線框內(nèi)畫出相應的電路圖；
②在探究“電流與電阻關系”實驗時，他的實驗步驟如下：①先將5Ω的電阻R接入電路；②閉合開關S，讀出電流表的示數(shù)，并把數(shù)據(jù)記錄在表格中；③再分別將10Ω和20Ω的電阻替換5Ω電阻，重復步驟②；請你說出他在實驗過程中的錯誤是未保持電阻兩端的電壓不變；

次數(shù)	電阻R/Ω	電流I/A
1	5	0.48
2	10	0.24
3	20	0.12

③他糾正錯誤后重新進行實驗，得到的數(shù)據(jù)如表所示．根據(jù)表中的實驗數(shù)據(jù)可得出的結(jié)論是電壓不變，導體中的電流與它的電阻成反比；
④在探究“導體中的電流與導體兩端電壓關系”的實驗中，趙明同學用圖3所示的電路進行實驗，通過改變干電池個數(shù)的辦法獲得了多組數(shù)據(jù)；而小沈同學利用圖1所示的電路通過調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片也獲得了多組數(shù)據(jù)．請你對兩位同學的實驗方案進行比較，趙明同學的方案更好些，原因是操作簡單；（寫出一條即可）
⑤他還想利用圖1測量一盞小燈泡的電阻，于是他用小燈泡替換了20Ω的電阻后，閉合開關，移動滑動變阻器的滑片到某一位置后，電表示數(shù)如圖4所示，則此時小燈泡的阻值是5Ω．

Answer 1

分析 （1）電壓表與電阻并聯(lián)，根據(jù)電源電壓確定電壓表的量程；
滑動變阻器串聯(lián)在電路中，且要接一上一下；
根據(jù)實物圖畫電路圖，電路連接順序和方式要一致；
（2）要探究電流和電阻的關系，需保持電阻兩端的電壓不變，改變電阻；
（3）分析表格中數(shù)據(jù)，得出電流和電阻的關系：電壓不變，電流和電阻成反比；
（4）在實驗中，通常用滑動變阻器來改變電路中的電流和電壓，實現(xiàn)多次測量的目的，若更換電源，較麻煩；
（5）讀出電流表和電壓表的示數(shù)，根據(jù)R=$\frac{U}{I}$計算出燈泡的電阻值

解答 解：（1）將滑動變阻器與電阻串聯(lián)，并接一上一下；
電壓表與電阻并聯(lián)，電源由2節(jié)干電池組成，所以電壓表應選擇0～3V的量程，如圖所示：
；
電路圖如圖所示：
；
（2）探究“電流與電阻關系”實驗，要保持電阻兩端的電壓不變，由題意知，該同學在實驗中，只更換了電阻的大小，沒有保持電阻兩端的電壓不變；
（3）由表格中數(shù)據(jù)知，電壓不變，電阻增大為原來的幾倍，電流便減小為原來的幾分之一，可知電壓不變，導體中的電流與它的電阻成反比；
（4）沈仔細同學在電路中串聯(lián)了一個滑動變阻器，可以方便的利用改變滑動變阻器接入電路的阻值進行多次測量，而趙明同學需要一直更換電源才能做到多次測量，比較麻煩因此沈仔細的方案好些，主要是因為操作簡單；
（5）由圖4知，電壓表的量程應為0～3V，分度值為0.1V，示數(shù)為1.5V；
電流表的量程應為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.3A；
則R=$\frac{U}{I}$=$\frac{1.5V}{0.3A}$=5Ω．
故答案為：（1）見上圖；（2）未保持電阻兩端的電壓不變；（3）電壓不變，導體中的電流與它的電阻成反比；（4）趙明；操作簡單；（5）5．

點評 此題是探究影響電流大小的因素實驗，考查了實物電路的連接，電路圖的畫法、電流表、電壓表的讀數(shù)、電阻的計算，控制變量法的應用，考查得很全面．