Question

8．小彬用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)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、40Ω的定值電阻各一個．

（1）小哲幫小彬檢查時發(fā)現(xiàn)連線不對，而且只要改接一根導(dǎo)線就可以了，請你把接錯的那根導(dǎo)線找出來，打上“×”，再畫線把它改到正確的位置上（導(dǎo)線不允許交叉）．
（2））電路改正以后，小彬?qū)嶒?yàn)時發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)為0，電壓表示數(shù)接近3V，經(jīng)檢查導(dǎo)線均完好且接觸良好，則電路發(fā)生的故障可能是定值電阻斷路．
（3）排除故障后，如果他們先用5Ω的電阻做實(shí)驗(yàn)，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片P，使電壓表的示數(shù)達(dá)到某一值時，電流表的示數(shù)如圖乙所示，此時電路中的電流為0.36A．
（4）如果他們用5Ω的電阻做實(shí)驗(yàn)時，滑動變阻器的滑片剛好在上圖所示位置，接下來把5Ω換成10Ω電阻后，為保持電壓表的示數(shù)不變，應(yīng)將滑動變阻器的滑片P 向左端移動（選填“左”或“右”）．
（5）再將10Ω定值電阻換成20Ω定值電阻，重復(fù)以上步驟．實(shí)驗(yàn)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)體中的電流與導(dǎo)體的電阻成反比．

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	定值電阻Ω）	電流表示數(shù)（A）
1	5
2	10	0.18
3	20	0.09

（6）小彬同學(xué)換用40Ω的定值電阻接著進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，請判斷他能否順利完成并說明理由．滑動變阻器的阻值太小，無法使電壓表的示數(shù)達(dá)到1.8V．

Answer 1

分析 （1）探究“電流與電阻的關(guān)系”，電壓表與電阻并聯(lián)，電流表串聯(lián)在電路中；
（2）若電流表示數(shù)為0，說明電路可能斷路；電壓表示數(shù)接近電源電壓3V，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；
（3）由電流表小量程讀數(shù)；
（4）根據(jù)控制變量法，研究電流與電阻的關(guān)系時，需控制定值電阻的電壓相同，當(dāng)換上大電阻時，根據(jù)分壓原理確定電壓表示數(shù)的變化，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律結(jié)合分壓原理確定滑片移動的方向；
（5）橫向比較表中數(shù)據(jù)得出結(jié)論；
（6）研究電流與電阻的關(guān)系時，要控制電壓表示數(shù)不變，由歐姆定律的變形公式求出電壓表示數(shù)，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，求出變阻器分得的電壓：
根據(jù)分壓原理，求出變阻器連入電路中的阻值與題中的變阻器比較．

解答 解：（1）原電路中電流表與變阻器并聯(lián)，電壓表串聯(lián)在電路中了，是錯誤的，電壓表與電阻并聯(lián)，電流表串聯(lián)在電路中，如下所示：

（2）經(jīng)分析，電流表示數(shù)為0，電壓表示數(shù)接近3V，經(jīng)檢查導(dǎo)線均完好且接觸良好，則電路發(fā)生的故障可能是定值電阻斷路：．
（4）根據(jù)串聯(lián)分壓原理可知，將定值電阻由5Ω改接成10Ω的電阻，電阻增大，其分得的電壓增大；
探究電流與電阻的實(shí)驗(yàn)中應(yīng)控制電壓不變，應(yīng)保持電阻兩端的電壓不變，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律可知應(yīng)增大滑動變阻器分得的電壓，由分壓原理，應(yīng)增大滑動變阻器連入電路中的電阻，所以滑片應(yīng)向左端移動，使電壓表的示數(shù)為不變；
（5）橫向分析表中數(shù)據(jù)，電阻為原來的幾倍，通過的電流為原來的幾分之一，即當(dāng)電壓一定時，通過導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體的電阻成反比；
（6）研究電流與電阻的關(guān)系時，要控制電壓表示數(shù)不變，
由歐姆定律的變形公式，電壓表示數(shù)：
U=IR=0.09A×20Ω=1.8V，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，變阻器分得的電壓：
U_滑=U-U_表=3V-1.8V=1.2V，變阻器的電壓為電壓表示數(shù)的$\frac{1.2V}{1.8V}$=$\frac{2}{3}$，根據(jù)分壓原理，變阻器連入電路中的阻值：
R_滑=$\frac{2}{3}$×40Ω≈26.7Ω＞20Ω，即滑動變阻器的阻值太小，無法使電壓表的示數(shù)達(dá)到1.8V他不能完成實(shí)驗(yàn)．
故答案為：（1）如上所示：（2）定值電阻斷路；（3）0.36；（4）左；（5）反；
（6）不能，滑動變阻器的阻值太小，無法使電壓表的示數(shù)達(dá)到1.8V．

點(diǎn)評 本題電流與電阻的關(guān)系，考查電路的連接、故障分析、電流表讀數(shù)、操作過程、數(shù)據(jù)分析及對器材的要求和控制變量法的運(yùn)用．