Question

10．小華同學(xué)為了探究“電流與電阻的關(guān)系”，設(shè)計了如圖（甲 ）所示的實驗電路，她在學(xué)校實驗室找來了如下一些實驗器材：電壓恒為3V的電源，電流表、電壓表各一個，一個開關(guān)，阻值分別為10Ω，20Ω，50Ω的定值電阻各一個，滑動變阻器上標(biāo)有“20Ω1A”字樣，導(dǎo)線若干．
（1）請你用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖（乙）中的實物連接完整．

（2）在連接實物電路時，小華應(yīng)將開關(guān)處于斷開狀態(tài)，閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑動變阻器滑片滑到最右（選填“左”或“右”）端．
（3）小華連接好電路，閉合開關(guān)后，移動滑動變阻器滑片時，發(fā)現(xiàn)電流表指針正常偏轉(zhuǎn)，電壓表示數(shù)為零，則發(fā)生這種故障的原因可能是R處發(fā)生短路．
（4）故障排除后，小華先把10Ω的電阻接入電路，移動滑動變阻器滑片，使電壓表示為2V，讀出電流表示數(shù)后，斷開開關(guān)，她直接拆下10Ω的電阻，改換成阻值 為20Ω的電阻繼續(xù)做實驗，閉合開關(guān)，電壓表示數(shù)如圖（丙）所示，其示數(shù)是2.4V．要完成這次實驗，接下來她應(yīng)將變阻器滑片向右（選填“左”或“右”）端移動，使電壓表的示數(shù)為2V．
（5）當(dāng)小華改用50Ω的電阻繼續(xù)實驗時，發(fā)現(xiàn)無論怎樣移動滑動變阻器滑片，都無法使電壓表示數(shù)達(dá)到實驗要求的值，你認(rèn)為電壓表的示數(shù)無法達(dá)到實驗要示的值 的原因可能是C
A．滑動變阻的阻值太大B．電壓表量程選小了   C．滑動變阻器的阻值太小
（6）小華解決了上述問題后，完成了實驗．利用收集到的多組數(shù)據(jù)，作出了如圖（�。┧�示的電流I隨電阻 R變化的關(guān)系圖象，分析圖象得出了電流與電阻的關(guān)系是電壓一定時，導(dǎo)體中的電流與電阻成反比．
【拓展】（1）小剛和小軍在探究“電流與電壓的關(guān)系”，該實驗中滑動變陰器的作用除了保護(hù)電路外，其主要作用是保護(hù)電路、改變電阻兩端電壓和電路中的電流．
（2）實驗中，所測的數(shù)據(jù)如表所示：

R=10Ω	電壓/V	1.5	2	2.5
	電流/A	0.15	0.2	0.25

由表中數(shù)據(jù)可得結(jié)論：在電阻一定時，能過導(dǎo)體的電流與電壓成正比．
（3）本實驗采用的主要探究方法是控制變量法．

Answer 1

分析 （1）將電壓表與電阻并聯(lián)，根據(jù)電源電壓來確定電壓表的量程；
（2）為保護(hù)電路，連接電路時，應(yīng)斷開開關(guān)，閉合開關(guān)前，將滑片移至最大阻值處；
（3）電流表指針發(fā)生明顯偏轉(zhuǎn)說明電路是通路，電壓表無示數(shù)說明電壓表被短路，據(jù)此進(jìn)行解答；
（4）根據(jù)串分壓的知識，定值電阻的阻值變大，兩端電壓變大，要保持其兩端電壓不變，應(yīng)減小變阻器的阻值；
（5）根據(jù)滑動變阻器的最大阻值與定值電阻阻值間的關(guān)系，由串聯(lián)電路的分壓原理分析電壓表不能達(dá)到要求的原因．
（6）分析圖丙中圖象，曲線上每一點對應(yīng)的電流和電阻的乘積相等，說明電壓一定時，導(dǎo)體中的電流與電阻成反比．
【拓展】（1）分析表中實驗數(shù)據(jù)，根據(jù)電路圖與歐姆定律分析答題．
（2）分析表中實驗數(shù)據(jù)，然后得出結(jié)論．
（3）探究電流與電阻的關(guān)系，應(yīng)采用控制變量法．，

解答 解：（1）將電壓表與定值電阻并聯(lián)，電源電壓為3V，所以電壓表可選擇0～3V的量程，如圖所示．

（2）在連接電路時開關(guān)應(yīng)處于斷開狀態(tài)，這是為了防止電路中有短路的地方而導(dǎo)致?lián)p壞用電器；
由圖知，變阻器的下面接了左邊的A接線柱，為了保護(hù)電路，在使用前應(yīng)將電阻值調(diào)至最大阻值處，即右端；
（3）電流表有示數(shù)，則應(yīng)排除斷路情況，電壓表示數(shù)為零，則說明電阻兩端沒有電壓，如果R發(fā)生短路，電路是通路，電流表有示數(shù)，電壓表指針不偏轉(zhuǎn)，故發(fā)生這種故障的原因可能是R處發(fā)生短路；
（4）由圖可知，電壓表所選量程為0～3V，根據(jù)指針位置可知，其示數(shù)是2.4V，
拆下阻值為10Ω的電阻改換成阻值為2OΩ的電阻．閉合開關(guān)，電壓表的示數(shù)會變大，應(yīng)增大滑動變阻器的阻值，則應(yīng)將變阻器滑片向右移動，使電壓表的示數(shù)不變?yōu)?V；
（5）改用50Ω的電阻時，電路中的電流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2V}{50Ω}$=0.04A，
滑動變阻器的阻值為：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3V-2V}{0.04A}$=25Ω，
無法使電壓表的示數(shù)達(dá)到實驗要求的值，可能由于滑動變阻器的最大阻值太小，把滑動變阻器阻值全部接入電路時，滑動變阻器分得的電壓還是較小，不能使電阻兩端達(dá)到要求的值，故選C；
（6）分析圖丙圖象，曲線上每點對應(yīng)的電流和電阻的乘積都等于2.5V，說明電壓一直保持在2.5V，此時導(dǎo)體中的電流與電阻成反比．
【拓展】
（1）探究“電流與電阻的關(guān)系”，應(yīng)不斷改變電阻阻值而控制電阻兩端電壓不變，
該實驗中滑動變阻器的作用除了保護(hù)電路外，其作用主要是控制電阻兩端電壓保持不變．
（2）由表中實驗數(shù)據(jù)可知，在電壓一定時，電流與電阻的乘積是定值，保持不變，則電流與電阻成反比，由此可知，在電壓一定時，電流與電阻成反比．
（3）該實驗中控制電阻兩端電壓不變，實驗應(yīng)用了控制變量法．
故答案為：（1）見上圖；（2）斷開；右；（3）R處發(fā)生短路；（4）2.4；右；2；（5）C；（6）電壓一定時，導(dǎo)體中的電流與電阻成反比．
【拓展】
（1）保護(hù)電路；改變電阻兩端電壓和電路中的電流；
（2）在電阻一定時，能過導(dǎo)體的電流與電壓成正比；
（3）控制變量．

點評 本題考查了連接實物電路圖、實驗數(shù)據(jù)處理、實驗操作分析、實驗操作改進(jìn)等問題，實驗操作分析及實驗改進(jìn)措施是本題的難點，要根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理認(rèn)真分析，然后提出改進(jìn)措施．