Question

18．小航同学在做“探究电流与电阻的关系”实验时，他设计了如图甲所示的电路，先将5Ω的电阻R接入电路，电路连接完全正确，滑片P滑至阻值最大处后，闭合开关S就直接读出了电流表的示数，并把数据记录在表格中．然后再分别用10Ω和20Ω的电阻替换5Ω电阻，重复上述操作．

（1）请你说出小航在实验中存在的错误是更换电阻后，没有移动滑片位置使电压表示数保持不变．
（2）小航改正错误后重新进行实验，得到的数据如下表所示，根据表中实验数据得到的结论是在电压一定时，电流和电阻成反比．

物理量 实验次数	电阻 R/Ω	电流 I/A
1	5	0.48
2	10	0.24
3	20	0.12

（3）小航发现有一个小灯泡，用这个小灯泡替换20Ω的电阻后，继续进行实验．用电表测得示数如图乙所示，此时小灯泡的阻值是8Ω．
（4）在实验时，先用5欧的定值电阻进行实验，使电压表的示数为2.4V，再换用10欧的定值电阻时，某同学没有改变滑动变阻器滑片的位置，合上开关后，电压表的示数将大于2.4V（选填“大于”、“小于”或“等于”）．此时应向右（选填“右”或“左”）调节滑片，使电压表的示数仍为2.4V．

Answer 1

分析 （1）在研究电流与电阻的关系时，应该控制电阻两端的电压不变，是通过移动滑动变阻器的滑片实现的；
（2）纵向比较表中数据得出结论；
（3）找出电表选择的量程和相应的分度值，根据指针的位置读出两表的示数，利用电阻的计算公式R=$\frac{U}{I}$计算出电阻；
（4）根据分压原理判断电压表示数的变化，在研究电流与电阻的关系时，应该控制电阻两端的电压不变，根据串联电路电压的规律和分压原理确定滑片移动的方向．

解答 解：（1）小航在做“探究电流与电阻的关系”实验时，将滑片P滑至阻值最大处后，闭合开关S就直接读出了电流表的示数，这种操作是错误的．要探究电流与电阻的关系，必须通过移动滑动变阻器的滑片，来控制电阻两端的电压不变．所以，实验中存在的错误是：更换电阻后，没有移动滑片位置使电压表示数保持不变；
（2）从小航正确操作后记录的数据来看，每次实验的电压值是相同的为U=RI=5Ω×0.48A=2.4V，电阻为原来的几倍，通过的电流为为原来的几分之一，所以得出的结论：在电压一定时，电流和电阻成反比；
（3）电压表选择的是0～3V量程，分度值为0.1V，读数为2.4V；电流表选择的是0～0.6A量程，分度值为0.02A，因此读数0.3A；所以小灯泡的电阻为R=$\frac{U}{I}=\frac{2.4V}{0.3A}$=8Ω．
（4）先用5欧的定值电阻进行实验，使电压表的示数为2.4V，换上较大的电阻时，根据分压原理，定值电阻的电压变大，即电压表示将大于2.4V；因要保持电压表示数不变，所以要减小电压表示数，增大变阻器分得的电压，根据分压原理，应增大变阻器连入电路中的电阻大小，即滑片向右移动．
故答案为：（1）更换电阻后，没有移动滑片位置使电压表示数保持不变；　　　　　　　　　　　　 
（2）电压一定时，电流与电阻成反比；　　　　　　　　 
（3）8Ω；
（4）大于； 右．

点评 本题探究电流与电阻的关系，考查正确的操作过程、分析数据归纳结论的能力、电阻大小的计算、控制变量法等知识，属于中等难度的题目．