Question

14．寶寶和明明同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行小組實(shí)驗(yàn)，探究“導(dǎo)體的電流與電阻的關(guān)系”．

【器材】電源（電壓恒為3V），電流表，電壓表各一只，開關(guān)一個(gè)，三個(gè)定值電阻（5Ω、10Ω、20Ω），兩個(gè)滑動(dòng)變阻器（甲：10Ω 2A；乙：20Ω 1A），導(dǎo)線若干．
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制定計(jì)劃】
（1）同學(xué)們完成了實(shí)驗(yàn)方案的三個(gè)設(shè)計(jì)．
由圖甲到圖乙，改進(jìn)的理由是保持被測(cè)電阻不變；
由圖乙到圖丙，改進(jìn)的理由是實(shí)現(xiàn)改變電壓，多次測(cè)量．
（2）實(shí)驗(yàn)中兩位同學(xué)商定電壓表的示數(shù)保持2V不變，連接的實(shí)物電路如圖丁所示．請(qǐng)你為他們選定一個(gè)合適的滑動(dòng)變阻器：乙（填“甲”或“乙”）．

Answer 1

分析 （1）研究“電流與電壓的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，要控制電阻不變，小燈泡的電阻隨溫度的變化而變化；在實(shí)驗(yàn)過程中，為了避免實(shí)驗(yàn)結(jié)論的偶然性，要多做幾次實(shí)驗(yàn)；
（2）探究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，定值電阻與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)求出滑動(dòng)變阻器兩端電壓，根據(jù)歐姆定律可知電阻越大電流越小，求出接入不同電阻時(shí)的最小電流，再根據(jù)歐姆定律的變形公式求出滑動(dòng)變阻器接入電路的最大阻值．

解答 解：（1）圖甲中使用的是小燈泡，它的電阻隨溫度的變化而變化；而本實(shí)驗(yàn)中要控制電阻不變，所以應(yīng)該換成一個(gè)定值電阻來做實(shí)驗(yàn)，保持電阻不變；
圖丙比圖乙增加了滑動(dòng)變阻器，能夠改變電阻兩端的電壓，多測(cè)幾組數(shù)據(jù)，避免實(shí)驗(yàn)結(jié)論的偶然性；
（2）由歐姆定律的可知，電壓一定時(shí)，電阻越大，電流越小，因此當(dāng)接入電路中的電阻為20Ω時(shí)，電路中的電流是：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2V}{20Ω}$=0.1A，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最大；
為了保持定值電阻兩端電壓為2V不變，滑動(dòng)變阻器兩端電壓為：U_滑=3V-2V=1V；
故滑動(dòng)變阻器有效電阻：R=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{1V}{0.1A}$=10Ω．只有此時(shí)中滑動(dòng)變阻器的最大阻值大于10Ω，故選乙．
故答案為：（1）保持被測(cè)電阻不變；實(shí)現(xiàn)改變電壓，多次測(cè)量；（2）乙；

點(diǎn)評(píng) 此題主要考查的是學(xué)生對(duì)控制變量法、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)和串聯(lián)分壓特點(diǎn)的理解和掌握，根據(jù)串分壓的知識(shí)知道定值電阻的阻值越大，所需滑動(dòng)變阻器的阻值越大，并結(jié)合歐姆定律計(jì)算滑動(dòng)變阻器的最大最值．