Question

4．同學們在回憶探究電流與電阻的關(guān)系的實驗中．實驗電路如圖1所示：其中電源為三節(jié)新的干電池，三個定值電阻（5Ω、10Ω、15Ω），滑動變阻器（20Ω1A）．
（1）小明按圖正確連接電路后，先將5Ω和10Ω的電阻分別連入電路中，閉合開關(guān)，移動滑片，使與電阻并聯(lián)的電壓表的示數(shù)均為1.5V，并記下對應(yīng)的電流值； 但當他把15Ω的電阻連入電路替換掉10Ω的電阻后，無論如何調(diào)節(jié)滑片也無法得到對應(yīng)的電流值，請你幫他想出兩種解決這個問題的辦法
①適當降低電源電壓（電源用兩節(jié)電池串聯(lián)）②在電壓表量程內(nèi)適當提高電壓表監(jiān)控的電壓
（2）而小聰組在做該實驗時，由于粗心把測得的數(shù)據(jù)記在了如圖2的一張紙上，請你幫他們設(shè)計一個數(shù)據(jù)記錄表格、將數(shù)據(jù)填入表格并寫出分析處理數(shù)據(jù)得出正確的結(jié)論的過程．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)串聯(lián)電路的電壓、電流規(guī)律結(jié)合歐姆定律計算出電阻為15Ω時滑動變阻器的阻值，與滑動變阻器的最大阻值比較得出此現(xiàn)象的原因和解決的方法．
（2）根據(jù)實驗測量的數(shù)據(jù)與實驗?zāi)康脑O(shè)計實驗數(shù)據(jù)記錄表格；分析表表中實驗數(shù)據(jù)，然后得出結(jié)論．

解答 解：（1）當改用15Ω的電阻時，電路中的電流：
I=$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{1.5V}{15Ω}$=0.1A，
滑動變阻器的阻值為：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{U-{U}_{R}}{I}$=$\frac{4.5V-1.5V}{0.1A}$=30Ω，
滑動變阻器選用“20Ω 1A”時，無論怎樣移動滑動變阻器的滑片，都無法使電壓表的示數(shù)達到實驗要求的值，可以采取以下方法中任意一種即可：
①適當降低電源電壓（電源用兩節(jié)電池串聯(lián)）；
②在電壓表量程內(nèi)適當提高電壓表監(jiān)控的電壓；
③換最大阻值不低于30Ω的滑動變阻器．
（2）實驗需要記錄電阻、電流，實驗數(shù)據(jù)記錄表格如下表所示：

電阻R/Ω	5	10	15
電流I/A	0.30	0.15	0.10

觀察數(shù)據(jù)可知：$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}}=\frac{0.3A}{0.15A}=\frac{2}{1}$，$\frac{{R}_{1}}{{R}_{2}}=\frac{5}{10}=\frac{1}{2}$，
所以$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}}$=$\frac{{R}_{2}}{{R}_{1}}$；
$\frac{{I}_{2}}{{I}_{3}}$=$\frac{0.15A}{0.10A}$=$\frac{3}{2}$，$\frac{{R}_{2}}{{R}_{3}}$=$\frac{10A}{15A}$=$\frac{2}{3}$，
所以$\frac{{I}_{2}}{{I}_{3}}$=$\frac{{R}_{3}}{{R}_{2}}$；
同理$\frac{{I}_{1}}{{I}_{3}}$=$\frac{{R}_{3}}{{R}_{1}}$；
由以上數(shù)據(jù)分析可以得出結(jié)論：導體兩端的電壓不變時，導體中的電流與導體的電阻成反比．
故答案為：
（1）適當降低電源電壓（電源用兩節(jié)電池串聯(lián)）；
在電壓表量程內(nèi)適當提高電壓表監(jiān)控的電壓（或換最大阻值不低于30Ω的滑動變阻器）；
（2）實驗需要記錄電阻、電流，實驗數(shù)據(jù)記錄表格如下表所示：

電阻R/Ω	5	10	15
電流I/A	0.30	0.15	0.10

觀察數(shù)據(jù)可知：$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}}=\frac{0.3A}{0.15A}=\frac{2}{1}$，$\frac{{R}_{1}}{{R}_{2}}=\frac{5}{10}=\frac{1}{2}$，
所以$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}}$=$\frac{{R}_{2}}{{R}_{1}}$；
$\frac{{I}_{2}}{{I}_{3}}$=$\frac{0.15A}{0.10A}$=$\frac{3}{2}$，$\frac{{R}_{2}}{{R}_{3}}$=$\frac{10A}{15A}$=$\frac{2}{3}$，
所以$\frac{{I}_{2}}{{I}_{3}}$=$\frac{{R}_{3}}{{R}_{2}}$；
同理$\frac{{I}_{1}}{{I}_{3}}$=$\frac{{R}_{3}}{{R}_{1}}$；
結(jié)論：導體兩端的電壓不變時，導體中的電流與導體的電阻成反比．

點評 本題考查了實驗操作分析、實驗現(xiàn)象的判斷和分析圖象得出實驗結(jié)論，實驗現(xiàn)象的判斷是本題的難點，要根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理認真分析方可解決．