Question

8．如圖所示是某種實驗小組探究“電流與電阻關系”的電路圖，使用的實驗器材有：電壓為6V的電源，電流表、電壓表各一個，開關一個，5Ω、10Ω、15Ω、30Ω的定值電阻各一個，規(guī)格為“20Ω 1A”的滑動變阻器一個，導線若干．實驗中所測得的幾組電流、電壓值如表所示．

實驗次數	1	2	3
電阻R/Ω	5	10	15
電流I/A	0.6	0.3	0.24

（1）由于操作不當，導致一組數據存在錯誤，請判斷第3次實驗的數據存在錯誤，正確的數據應該是0.2A．
（2）糾正錯誤以后，該小組用30Ω的電阻替換15Ω的電阻進行了4次實驗，發(fā)現(xiàn)實驗無法進行下去，你認為判斷無法進行實驗的依據是無法使電壓表示數達到3V，為完成第4次實驗，你的解決方案是換用最大阻值大于或等于30Ω的變阻器．

Answer 1

分析 （1）探究電流與電阻關系時，要保持電壓一定，分析表中數據得出結論；
（2）根據滑動變阻器分壓和串聯(lián)電路電流相等特點分析解答．

解答 解：（1）當接入電阻R₂=10Ω時，電路中的電流為I₂=0.3A，兩端的電壓為U₂=10×0.3A=3V，此時滑動變阻器接入的阻值為R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{2}}$=$\frac{6V-3V}{0.3A}$=10Ω，
將R₂換為R₃=15Ω時，滑動變阻器滑片位置不動，此時電流中的電流為I=$\frac{U}{R}$=$\frac{6V}{15Ω+10Ω}$=0.24A，故第3次實驗時，沒有移動滑片就讀電流表示數了；由于電壓一定時，導體中的電流與其電阻成反比，故正確的數據應該是0.2A；
（2）糾正錯誤以后，該小組用30Ω的電阻替換15Ω的電阻進行了第4次實驗，當R₄=30Ω時，由于保持電阻兩點電壓為U_R=3V不變，則滑動變阻器兩端分的電壓為U′=U-U_R=6V-3V=3V，
因為U_R=U′，故滑動變阻器需要接入的阻值R′=R₄=30Ω＞20Ω，此時滑動變阻器的阻值不能滿足要求，無法使電壓表示數達到3V，故應換用最大阻值大于或等于30Ω的變阻器．
故答案為：（1）3；0.2；（2）無法使電壓表示數達到3V；換用最大阻值大于或等于30Ω的變阻器．

點評 此題為實驗中最為典型的探究電流與電壓、電阻關系的實驗題，該題關鍵難點是分析第三次實驗電流表示數錯誤原因，要充分把握電壓一定．