Question

3．【實(shí)驗(yàn)名稱】探究電流與電壓、電阻的關(guān)系
【實(shí)驗(yàn)器材】實(shí)驗(yàn)桌上有大量的器材，所有器材及規(guī)格如下：3節(jié)串聯(lián)蓄電池、3節(jié)串聯(lián)干電池、7根導(dǎo)線、開關(guān)一個(gè)、5Ω和10Ω的定值電阻各一個(gè)、標(biāo)有“2.5V   0.7A”的小燈泡一只、電流表和電壓表各一只、標(biāo)有“15Ω  2A”的滑動(dòng)變阻器一只．實(shí)驗(yàn)中兩位同學(xué)商定電壓表的示數(shù)保持2V不變；為順利完成實(shí)驗(yàn)，上面的器材中不能選擇的是燈泡和三節(jié)串聯(lián)蓄電池．
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制訂計(jì)劃】同學(xué)們完成了實(shí)驗(yàn)方案的三次設(shè)計(jì)．

由圖甲到圖乙，改進(jìn)的理由是：使電阻保持不變；
由圖乙到圖丙，改進(jìn)的理由是：為了改變電壓，便于得到多組數(shù)據(jù)，尋求普遍規(guī)律．他這樣做的目的是為了保護(hù)電路．

Answer 1

分析 （1）①當(dāng)探究電流與電壓的關(guān)系時(shí)，要控制導(dǎo)體的電阻大小不變，改變電壓的大小，研究電流隨電壓的變化關(guān)系；
當(dāng)探究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，要控制電阻的電壓大小不變，研究電流與電阻的關(guān)系；
因燈的電阻大小隨溫度的變化而變化，無法控制其大小，所以本實(shí)驗(yàn)中器材不能選擇燈泡；
②假設(shè)選用3節(jié)串聯(lián)的蓄電池作為電源，根據(jù)分壓原理，求出變阻器的最小阻值和題中條件對(duì)比，從而確定電源的選擇；
（2）對(duì)比甲乙兩圖，在上面分析①的基礎(chǔ)上作答；
對(duì)比乙、丙兩圖，從變阻器的作用及避免得出偶然性的結(jié)論角度回答．

解答 解：（1）因燈的電阻大小隨溫度的變化而變化，無法控制其大小，所以本實(shí)驗(yàn)中器材不能選擇燈泡；
若選用3節(jié)串聯(lián)的蓄電池，則電壓為2V×3=6V，變阻器應(yīng)分去的電壓為6V-2V=4V，根據(jù)分壓原理，變阻器連入電路中的阻值為定值電阻的$\frac{4V}{2V}$=2倍，當(dāng)接入10Ω的定值電阻時(shí)，變阻器的阻值至少為2×10Ω=20Ω＞15Ω，所以不能選用3節(jié)串聯(lián)的蓄電池；
（2）對(duì)比甲乙兩圖，由上面的分析，不能用燈泡作實(shí)驗(yàn)，應(yīng)換成定電阻；
對(duì)比乙、丙兩圖，乙圖中，沒有變阻器，對(duì)電路元件沒有保護(hù)作用；而丙圖的設(shè)計(jì)不但對(duì)電路元件有保護(hù)作用，而且通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片可方便地改變定值電阻的電壓，記下對(duì)應(yīng)的電流，獲取多組數(shù)據(jù)，這樣，可避免實(shí)驗(yàn)的偶然性，得出具有普遍性的結(jié)論．
故答案為：（1）燈泡；三節(jié)串聯(lián)蓄電池；
（2）使電阻保持不變；為了改變電壓，便于得到多組數(shù)據(jù)，尋求普遍規(guī)律；保護(hù)電路．

點(diǎn)評(píng) 本題探究電流與電壓、電阻的關(guān)系，主要考查器材的選擇及學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)估能力及嘗試改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案的能力，是當(dāng)前中考的熱點(diǎn)問題，有一定難度．