Question

【题目】实验小组在探究“电流大小与哪些因素有关”的实验中，老师提供的实验器材有：电源（电压恒为4.5Ⅴ)，电流表、电压表各一个，开关一个，四个定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω)，两只滑动变阻器(规格分别为“20Ω2A”、“50Ω1A”)，导线若干。

（1）请根据如图甲的电路图用笔画线将如图乙实物图连接完整_____(注意电表的量程选择)。

（2）闭合开关后，发现电流表有示数，电压表无示数，则故障原因可能是_______．

（3）小明排除故障后,在a、b间先接入5Ω的电阻，闭合开关，移动滑片P，使电压表的示数为1.5Ⅴ，并记下相应的电流值；再改接10Ω的电阻，此时滑片P应向 ________(选填“E”或“F”)端移动，小李移动变阻器滑片P的目的是：__________________________ 。

（4）小明为完成用四个定值电阻进行实验，他应选择的滑动变阻是_________。他这样选择的理由是：_________________________________________________。

（5）小李排除故障后，通过实验得到数据如表1所示，根据数据，可得出结论： _______________________________________________________．

（6）小李在探究电流与电阻的关系时，将电阻R先后更换为5Ω和15Ω的电阻进行实验，得到的数据如表2所示，通过分析表2的数据可知，实验小组在操作过程中存在的错误是：______________________________________________．

Answer 1

【答案】 定值电阻（a、b间）短路了 F 保持定值电阻两端的电压为1.5V不变 “50Ω1A” 当a、b间接入20Ω的电阻时，为使电压表的示数为1.5Ⅴ滑动变阻器接入电路中的电阻值是40Ω（若选用规格为“20Ω2A”的滑动变阻器,无论怎样移动滑片P,电压表的示数始终无法达到1.5V.） 在电阻一定时， 导体中的电流与导体两端的电压成正比 更换电阻后，没有移动滑动变阻器的滑片，使电阻两端的电压不变

【解析】（1）由图乙知道，电压表的量程为0-3V，已知定值电阻最小为5Ω，故电路中的最大电流I=U/R=3V/5Ω=0.6A，所以电流表的量程应为0～0.6A，故将电流表“0.6A”的接线柱与开关的右接线柱相连，“-”接线柱与电阻的b接线柱相连，如图所示：

（2）电流表有示数，说明电路是通路，电压表无示数，说明电压表被短路，所以该故障的可能是定值电阻发生了短路；

（3）将5Ω的电阻换成了10Ω的电阻时，串联电路的总电阻变大，则电路中电流变小，滑动变阻器分得的电压变小，电阻分得的电压变大；要探究电流和电阻之间关系，必须保持电阻两端的电压不变，即与电阻并联的电压表示数不变，所以应调节滑片向F移动，增大滑动变阻器接入电路的电阻（增大变阻器分得的电压），使电压表的示数减小为1.5V时，然后读取电流表示数，所以小李移动变阻器滑片P的目的保持定值电阻两端电压为1.5V不变；

（4）当20Ω的电阻接入电路时，电路中的电流I=UR/R=1.5V/20Ω=0.075A；

此时滑动变阻器两端电压U滑 =U-UR =4.5V-1.5V=3V；

滑动变阻器接入电路的阻值：R=U滑/I=3V/0.075A=40Ω，

所以，当20Ω的电阻接入a、b间时，为了使电压表的示数为1.5V，滑动变阻器接入电路中的阻值是40Ω；当选用规格为“20Ω，2A”滑动变阻器，无论怎样移动滑片P，电压表的示数始终无法达到1.5V，所以需要选择“50Ω 1A”的滑动变阻器；

（5）由表中实验数据可知，在电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比；

（6）根据表中的数据知道，当电阻由5Ω改为15Ω时，电阻变为原来的3倍，电流由0.3A变为0.15A，电流变为原来的1/2，故得出电流与电阻不成反比的结论，出现错误的原因是：更换电阻时，没有移动滑动变阻器的滑片，使电阻两端的电压不变。