Question

7．小彬用如圖所示的實驗器材探究“電流與電阻的關系”．電源電壓恒為3V，滑動變阻器上標有“20Ω 2A”字樣，阻值分別為5Ω、10Ω、20Ω、50Ω的定值電阻各一個．
（1）請你用筆畫線代替導線，把圖所示的實驗電路補充完整．
（2）小彬5Ω定值電阻接入電路后，閉合開關，發(fā)現(xiàn)電流表沒有示數(shù)，移動滑動變阻器的滑片，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）排除電路故障進行實驗．為達到實驗目的，滑動變阻器除了起到保護電路的作用外，還起到保證R兩端電壓不變的作用．實驗中，當把5Ω的電阻換成10Ω的電阻后，應把變阻器滑片向A（選填“A”或“B”）滑動，同時眼睛盯住電壓表才可能達到這個目的．
（4）將10Ω定值電阻換成20Ω定值電阻，重復步驟（3）．
（5）實驗記錄的多組數(shù)據(jù)如下表所示．分析數(shù)據(jù)可得出結論：在R兩端電壓U一定時，通過導體中電流I與電阻R成反比．

實驗次數(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）實驗結束后，小彬問老師在此實驗中能否換用50Ω的定值電阻進行實驗？老師指導小彬分析了不能更換的原因．你認為其原因是滑動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）小彬將5Ω定值電阻接入電路后，閉合開關，發(fā)現(xiàn)電流表沒有示數(shù)，可能電路斷路；移動滑動變阻器的滑片，電壓表示數(shù)始終接近電源電壓，說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“電流與電阻的關系”，應控制電壓表的示數(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，閉合開關，發(fā)現(xiàn)電流表沒有示數(shù)，移動滑動變阻器的滑片，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，導致電壓表串聯(lián)在電路中了；
（3）探究“電流與電阻的關系時，應控制電壓表示數(shù)不變，所以滑動變阻器除了起到保護電路的作用外，還起到保證R兩端電壓不變的作用；
當把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，應增大變阻器分得的電壓，根據(jù)分壓原理，應增大變阻器連入電路中的電阻大小，所以應把變阻器滑片向A滑動，同時眼睛盯住電壓表才可能達到這個目的；
（5）由表中數(shù)據(jù)可知，當電阻為原來的幾倍時，通過的電流變?yōu)樵瓉淼膸追种�一，所以得出的結論是：在R兩端電壓U一定時，通過導體中電流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，通過導體中電流I與電阻R成反比；
（6）滑動變阻器最大阻值太小了；

點評 本題探究“電流與電阻的關系”，考查電路的連接、故障分析、操作過程、分析數(shù)據(jù)得出結論的能力及器材的選擇，有一定難度．