Question

7．小芳用如圖甲所示的實驗器材探究“電流與電阻的關(guān)系”．電源電壓恒為3V，滑動變 阻器上標(biāo)有“20Ω 2A”字樣，阻值分別為5Ω、10Ω、20Ω、50Ω 的定值電阻各一個．

（1）連接電路時開關(guān)應(yīng)斷開，滑片應(yīng)置于B（選填“A”或“B”）．
（2）小芳5Ω 定值電阻接入電路后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表無示數(shù)而電壓表有示數(shù)，則電路中的故障可能是電阻R斷路；排除故障后，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片P，使電流表的示數(shù)如圖乙所示，請將此時電流表的示數(shù)填入下表中．
（3）將5Ω 定值電阻換成10Ω 定值電阻，閉合開關(guān)，移動滑動變阻器的滑片 P，眼睛觀察電壓表，直到其示數(shù)為1.8V時，停止移動滑片，記錄此時各表的示數(shù)．

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

（4）將10Ω 定值電阻換成20Ω 定值電阻，重復(fù)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(jié)論：當(dāng)電壓一定時，通過導(dǎo)體 中的電流與電阻成反比．
（6）實驗結(jié)束后，小芳問老師在此實驗中不能（選填“能”或“不能”）換用50Ω 的定值電阻進(jìn)行實驗？老師指導(dǎo)小芳分析了其原因是滑動變阻器最大阻值太小，無法保持電壓表示數(shù)為1.8V．

Answer 1

分析 （1）為保護(hù)電路，連接電路時開關(guān)應(yīng)斷開，變阻器連入電路中的電阻最大；
（2）若電流表示數(shù)為0，說明電路可能斷路；電壓表有示數(shù)，說明電壓表與電源連通，則與電壓表并聯(lián)的支路以外的電路是完好的，則與電壓表并聯(lián)的電阻斷路了；
根據(jù)圖中電流表小量程讀數(shù)；
（3）根據(jù)歐姆定律，求出電壓表示數(shù)，研究電流與電阻的關(guān)系時，應(yīng)保持電壓表示數(shù)不變；
（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)分壓原理，求出若換用50Ω的定值電阻進(jìn)行實驗時定值電阻的電壓判斷．

解答 解：（1）為保護(hù)電路，連接電路時開關(guān)應(yīng)斷開，變阻器連入電路中的電阻最大，即移動到B端；
（2）經(jīng)分析，小芳5Ω 定值電阻接入電路后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表無示數(shù)而電壓表有示數(shù)，則電路中的故障可能是定值電阻R斷路；
圖甲乙中電流表選用小量程，分度值為0.02A，示數(shù)為0.36A；
（3）根據(jù)歐姆定律，電壓表示數(shù)為U=IR=0.36A×5Ω=1.8V；
將5Ω電阻換成10Ω后，電壓表的示數(shù)會變大，所以應(yīng)該增大滑動變阻器的阻值，即應(yīng)將滑動變阻器的滑片P向A移動，使電壓表仍為原來的示數(shù)不變，仍為1.8V；
（5）縱向分析表中數(shù)據(jù)，可知，當(dāng)電壓一定時，電阻為原來的幾倍，電流為原來的幾分之一，即當(dāng)電壓一定時，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，即使滑動變阻器最大阻值為20Ω連入電路，根據(jù)分壓原理，此時定值電阻兩端的電壓最小，電路中的電流為I=$\frac{U}{R{+R}_{滑}}=\frac{3V}{50Ω+20Ω}$，定值電阻兩端的電壓U=IR=$\frac{3}{70}$A×50Ω≈2.14V＞1.8V，無法保持定值電阻兩端電壓始終為1.8V．
故答案為：（1）斷開；B；
（2）電阻R斷路；如上表如所示；
（3）電壓；1.8；
（5）反；
（6）滑動變阻器最大阻值太小，無法保持電壓表示數(shù)為1.8V．

點評 此題是探究電流和電阻的關(guān)系實驗，考查了注意事項、常見故障的分析、控制變量法的應(yīng)用、實驗的操作過程、及數(shù)據(jù)的處理能力，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．