Question

16．小王用如圖甲所示的實(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(dòng)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(gè)．
（1）請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線，把圖甲所示的實(shí)驗(yàn)電路補(bǔ)充完整．
（2）閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)移至B端（選填“A”或“B”）．
（3）小王將5Ω定值電阻接入電路后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表有示數(shù)，但是電壓表無示數(shù)，則電路中的故障可能是定值電阻被短路．排除故障后，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電壓表示數(shù)為2V．
（4）將5Ω定值電阻換成10Ω定值電阻，閉合開關(guān)，為了保持電壓表的示數(shù)不變，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P向B（選填“A”或“B”）移動(dòng)，記錄此時(shí)各表的示數(shù)
（5）將10Ω定值電阻換成20Ω定值電阻，重復(fù)步驟（4）．

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	定值電阻（Ω）	電流表示數(shù)（A）
1	5	0.4
2	10	0.2
3	20	0.1
4	50	0.04

（6）如表為小王同學(xué)提交的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，李老師指出有的數(shù)據(jù)不合理，你認(rèn)為不合理的是實(shí)驗(yàn)序號(hào)為4的數(shù)據(jù)，理由是當(dāng)定值電阻為50Ω時(shí)，所需滑動(dòng)變阻器的阻值為25Ω，大于滑動(dòng)變阻器的最大阻值．
（7）分析合理的數(shù)據(jù)可得出結(jié)論：當(dāng)電壓一定時(shí)，通過導(dǎo)體中的電流與電阻成反比．

Answer 1

分析 （1）電壓表與電阻并聯(lián)，電流表、滑動(dòng)變阻器與電阻串聯(lián)，滑動(dòng)變阻器要接一上一下；
（2）開關(guān)閉合前，滑動(dòng)變阻器應(yīng)連入最大電阻，保護(hù)電路；
（3）根據(jù)電流表有示數(shù)和電壓表無示數(shù)進(jìn)行分析具體原因；
（4）根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn)，換接電阻后，應(yīng)保持電壓表的示數(shù)不變，根據(jù)串分壓的知識(shí)判斷滑片的移動(dòng)方向；
（6）根據(jù)歐姆定律求出若換用50Ω的定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)滑動(dòng)變阻器的阻值，與變阻器的最大阻值比較得出結(jié)論；
（7）電流與電阻的關(guān)系：電壓一定，電流與電阻成反比；

解答 解：
（1）電壓表與電阻并聯(lián)，由于電源電壓為3V，所以應(yīng)選擇0～3V的量程；如圖所示：

（2）為了保護(hù)電路，開關(guān)閉合前，應(yīng)將滑片P移到阻值最大處．由于已接入左下A端，所以滑片應(yīng)移到阻值最大端即B端；
（3）電流表有示數(shù)，電壓表無示數(shù)，說明與電壓表并聯(lián)部分發(fā)生短路，則可能是定值電阻短路；
（4）由于探究“電流與電阻的關(guān)系”，應(yīng)保持電壓表的示數(shù)不變．將5Ω電阻換成10Ω后，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn)，則電壓表的示數(shù)會(huì)變大，要保持電壓表的示數(shù)不變，所以應(yīng)該增大滑動(dòng)變阻器的阻值，即應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片P向B端移動(dòng)．
（6）由表格中第一組數(shù)據(jù)知，電阻兩端的電壓為：
U=IR=0.4A×5Ω=2V；
當(dāng)定值電阻為50Ω時(shí)，電路中的電流為0.04A，所以滑動(dòng)變阻器的電阻應(yīng)為：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3V-2V}{0.04A}$=25Ω＞20Ω，可知使用此滑動(dòng)變阻器無法完成改組數(shù)據(jù)．
（7）電流和電阻的關(guān)系為：當(dāng)電壓一定時(shí)，通過導(dǎo)體中的電流與電阻成反比．
故答案為：（1）如上圖；（2）B；（3）定值電阻被短路；（4）電壓；B；（6）當(dāng)定值電阻為50Ω時(shí)，所需滑動(dòng)變阻器的阻值為25Ω，大于滑動(dòng)變阻器的最大阻值；（7）反．

點(diǎn)評(píng) 此題是探究電流和電阻的關(guān)系實(shí)驗(yàn)，考查了控制變量法的應(yīng)用，同時(shí)考查了電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器的接法，電路故障的判斷，屬于常見的實(shí)驗(yàn)題．