Question

17．如圖甲是某實驗小組探究“電流與電壓、電阻關(guān)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(guān)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(dǎo)線若干．
（l）探究電流與電壓的關(guān)系時，所測得的幾組電流、電壓值如表1所示．在第2次實驗中，電流表表的示數(shù)如圖乙所示，則通過電阻的電流為0.3A．根據(jù)表1數(shù)據(jù)可得到結(jié)論：在電阻一定時，通過導(dǎo)體的電流與電壓成正比．
表1

實驗次數(shù)	1	2	3
電壓U/V	1.0	1.5	2.0
電流I/A	0.2		0.4

（2）探究電流與電阻的關(guān)系時，所測得的幾組電流、電壓值如表2所示，
表2

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

①由于操怍不當(dāng)，導(dǎo)致一組數(shù)據(jù)存在錯誤，請判斷第3次實驗的數(shù)據(jù)存在錯誤．產(chǎn)生錯誤的原因是沒有調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片使電壓表示數(shù)保持不變，正確的數(shù)據(jù)應(yīng)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，發(fā)現(xiàn)實驗無法進行下去，為完成第4次實驗，同學(xué)們提出了下列解決方案，其中正確的是C．
A．將電壓表的量程換為0～15V
B．換成電壓為12V的電源
C．更換最大阻值大于或等于30Ω的滑動變阻器
D．可將定值電阻兩端的電壓調(diào)為1.5V．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電流表小量程讀數(shù)；橫向比較表中數(shù)據(jù)得出結(jié)論；
（2）①探究電流與電阻的關(guān)系時，應(yīng)控制電阻的電壓不變，根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電路電流的規(guī)律，求出第2次實驗中變阻器連入電路中電阻的大小，進而求出第3次實驗中電流的大小并與表中數(shù)據(jù)比較，找出錯誤的原因，最終根據(jù)歐姆定律求出正確 的電流大�。�
②根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點和分壓原理求出變阻器連入電路中的阻值，據(jù)此作答．

解答 解：（1）電流表小量程分度值為0.02A，示數(shù)為0.3A；
探究電流與電壓的關(guān)系時，控制電阻的大小不變，橫向比較表中數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，電壓是原來的幾倍，通過電阻的電流變?yōu)樵瓉淼膸妆�，所以得出的結(jié)論是：在電阻一定時，通過導(dǎo)體的電流與電壓成正比；
（2）①探究電流與電阻的關(guān)系時，應(yīng)控制不同電阻的電壓不變，由表中第2次實驗數(shù)據(jù)可知，電壓表示數(shù)
U_定=I₂R₂=0.3A×10Ω=3V，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點，變阻器的電壓為U_滑=6V-3V=3V，變阻器的電壓等于電壓表的示數(shù)，根據(jù)分壓原理，變阻器連入電路中的電阻大小等于R₂=10Ω；
第3次實驗中，按表中數(shù)據(jù)，電流表示數(shù)為0.24A，電路的總電阻R=$\frac{U}{{I}_{3}}=\frac{6V}{0.24A}$=25Ω，由串聯(lián)電阻的規(guī)律，此時變阻器連入電路中的電阻大小為25Ω-15Ω=10Ω，也就是說，做第3次實驗，換上15Ω的電阻時，沒有移動變阻器的滑片使電壓表示數(shù)不變（電壓表的示數(shù)為U₃=I₃R₃=0.24A×15Ω=3.6V，與前2次電壓表示數(shù)3V不同），就直接記錄了電流表的數(shù)值；
正確的操作是當(dāng)換上15Ω的電阻時，移動變阻器的滑片使電壓表示數(shù)為3V不變，此時電流表示數(shù)應(yīng)為I₃=$\frac{{U}_{定}}{{R}_{3}}=\frac{3V}{15Ω}$=0.2A；
②因研究電流與電阻的關(guān)系實驗時，要保持電壓表示數(shù)為3V不變，又電源電壓為6V，所以變阻器分得的電壓為3V，根據(jù)分壓原理，變阻器連入電路中的電阻大小應(yīng)等于定值電阻的大小30Ω，即變阻器的最大阻值至少為30Ω，而現(xiàn)有變阻器的最大阻值為20Ω，所以無法完成實驗，應(yīng)更換最大阻值大于或等于30Ω的滑動變阻器，選C．
故答案為：（1）0.3；在電阻一定時，通過導(dǎo)體的電流與電壓成正比；
（2）①沒有調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片使電壓表示數(shù)保持不變；0.2；
②C．

點評 本題 探究電流與電壓、電阻關(guān)系，考查根據(jù)數(shù)據(jù)分析歸納結(jié)論的能力、正確的操作過程及對實驗器材的選擇等知識，將計算融入實驗之中，綜合性強，難度較大．