Question

20．小彬用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)器材探究“電流與電阻的關(guān)系”．電源電壓恒為3V，滑動(dòng)變阻器上標(biāo)有“20Ω2A”字樣，阻值分別為5Ω、10Ω、20Ω、50Ω的定值電阻各一個(gè)．

（1）連接電路時(shí)，開關(guān)應(yīng)斷開，閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器滑片P要移到最A(yù)端（選填“A”或“B”）．
（2）小彬5Ω定值電阻接入電路后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表有示數(shù)而電壓表無示數(shù)，則電路中的故障可能是R短路（寫出一種）；排除故障后，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片P，使電流表的示數(shù)如圖乙所示，此時(shí)電路中的電流為0.36A．
（3）將5Ω定值電阻換成10Ω定值電阻，閉合開關(guān)，為了保持電壓表的示數(shù)不變，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P向A（選填“A”或“B”）移動(dòng)，記錄此時(shí)各表的示數(shù)．
（4）將10Ω定值電阻換成20Ω定值電阻，重復(fù)步驟（3）．
（5）實(shí)驗(yàn)記錄的多組數(shù)據(jù)如下表所示．分析數(shù)據(jù)可得出論是當(dāng)導(dǎo)體兩端的電壓一定時(shí)，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比
（6）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，小彬問老師在此實(shí)驗(yàn)中能否換用50Ω的定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)？老師指導(dǎo)小彬分析了不能更換的原因．你認(rèn)為其原因是滑動(dòng)變阻器阻值太小，調(diào)節(jié)、保護(hù)作用不明顯．

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	定值電阻（Ω）	電流表示數(shù)（A）
1	5
2	10	0.18
3	20	0.09

Answer 1

分析 （1）連接電路時(shí)應(yīng)將開關(guān)斷開，應(yīng)把滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)到最大阻值處；
（2）根據(jù)電流表和電壓表有示數(shù)進(jìn)行分析具體原因；根據(jù)電流表的量程和分度值讀出電流值；
（3）根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn)，換接電阻后，應(yīng)保持電壓表的示數(shù)不變，根據(jù)串分壓的知識判斷滑片的移動(dòng)方向；
（5）電流與電阻的關(guān)系：電壓一定，電流與電阻成反比；
（6）根據(jù)歐姆定律求出若換用50Ω的定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)結(jié)合串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn)即可判斷電壓表最大示數(shù)．

解答 解：（1）連接電路時(shí)應(yīng)將開關(guān)斷開，應(yīng)把滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)到最大阻值處，即A端；
（2）電流表有示數(shù)，電壓表無示數(shù)，說明與電壓表并聯(lián)部分發(fā)生短路，或定值電阻R₁短路；
由乙圖知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.36A；
（3）將5Ω電阻換成10Ω后，電壓表的示數(shù)會變大，所以應(yīng)該增大滑動(dòng)變阻器的阻值，即應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P向A移動(dòng)，使電壓表仍為原來的示數(shù)不變；
（5）電流和電阻的關(guān)系為：當(dāng)電壓一定時(shí)，通過導(dǎo)體中的電流與電阻成反比；
（6）當(dāng)定值電阻為50Ω時(shí)，此時(shí)滑動(dòng)變阻器最大阻值為20Ω，
根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn)可知：$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}$=$\frac{{R}_{1}}{{R}_{2}}$，所以：$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}$=$\frac{5}{2}$，則定值電阻兩端最小電壓為$\frac{5}{7}$×3V≈2.14V＞1.8V，由此可知無法保持定值電阻兩端電壓始終為1.8V．
故答案為：（1）A；（2）R短路；0.36；（3）電壓；A；（5）當(dāng)導(dǎo)體兩端的電壓一定時(shí)，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比；（6）滑動(dòng)變阻器阻值太小，調(diào)節(jié)、保護(hù)作用不明顯．

點(diǎn)評 此題是探究電流和電阻的關(guān)系實(shí)驗(yàn)，考查了控制變量法的應(yīng)用，同時(shí)考查了電壓表、滑動(dòng)變阻器的接法、電流表的讀數(shù)，涉及到了串聯(lián)電路中電流、電壓的關(guān)系及歐姆定律的靈活應(yīng)用．