Question

18．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，導體中的電流與其兩端的電壓成正比．
表1

實驗次序	1	2	3
電壓U/V	1.0	1.5	2.0
電流I/A	0.2	0.3	0.4

表2

實驗次序	1	2	3
電阻R/Ω	5	10	15
電流I/A	0.6	0.3	0.24

（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．
①由于操怍不當，導致一組數(shù)據(jù)存在錯誤，請判斷第3次實驗的數(shù)據(jù)存在錯誤，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)無論怎樣移動滑動變阻器滑片，電壓表的示數(shù)始終無法達到3V，請你找出一種可能的原因滑動變阻器阻值太�。�

Answer 1

分析 （1）看清量程和分度值，讀出電流表的示數(shù)；探究電流與電壓關(guān)系時，保持電阻不變，分析表中數(shù)據(jù)得出結(jié)論；
（2）①探究電流與電阻關(guān)系時，要保持電壓一定，分析表中數(shù)據(jù)得出結(jié)論；②根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點和分壓原理解答．

解答 解：（1）電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.3A，分析表一數(shù)據(jù)可知，當電阻一定時，電壓來原來的幾倍，電流也變?yōu)樵瓉淼膸妆�，所以得出的結(jié)論：當電阻一定時，導體中電流與其兩端電壓成正比；
（2）①當接入電阻R₂=10Ω時，電路中的電流為I₂=0.3A，此時滑動變阻器接入的阻值為R=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{2}}$=$\frac{U-{U}_{2}}{{I}_{2}}$=$\frac{U-{I}_{2}{R}_{2}}{{I}_{2}}$=$\frac{6V-10Ω×0.3A}{0.3A}$=10Ω，將R₂換為R₃=15Ω時，滑動變阻器滑片位置不動，此時電流中的電流為I=$\frac{U}{{R}_{3}+{R}_{2}}$=$\frac{6V}{15Ω+10Ω}$=0.24A，故第3次實驗時，沒有移動滑片就讀電流表示數(shù)了，由于電壓一定時，導體中的電流與其電阻成反比，故應(yīng)該為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，
當R₄=30Ω時，由于保持電阻兩點電壓為U_R=3V不變，則滑動變阻器兩端分的電壓為U′=U-U_R=6V-3V=3V，
根據(jù)分壓原理，$\frac{{U}_{R}}{U'}$=$\frac{{R}_{4}}{{R'}_{滑}}$，所以，滑動變阻器需要接入的阻值R′_滑$\frac{U'}{{U}_{R}}$×R₄=30Ω＞20Ω，滑動變阻器的阻值不能滿足要求，故應(yīng)換用以更大阻值的變阻器．
故答案為：（1）0.3；在電阻一定時，導體中的電流與其兩端的電壓成正比；（2）①3；0.2；②滑動變阻器阻值太�。�

點評 此題為實驗中最為典型的探究電流與電壓、電阻關(guān)系的實驗題，該題關(guān)鍵難點是分析第三次實驗電流表示數(shù)錯誤原因，根據(jù)電壓一定，由歐姆定律求出．