Question

14．探究“电流与电阻的关系”．器材有：滑动变阻器、开关、电源（电压恒为6V）各一个，电流表、电压表各一块，三个定值电阻（10Ω，15Ω，20Ω），导线若干．
（1）图甲是小明连接的实物电路，图中有一根导线连接错误，请你在连接错误的导线上打“×”并补画出正确的连线．

（2）电路连接正确后，闭合开关前，滑片应置于A（选填“A”或“B”）端．
（3）闭合开关后，移动滑片，使与电阻（20Ω）并联的电压表示数为4V，读出电流表示数，再分别改接15Ω、10Ω的电阻，重复上述实验，收集的实验数据如表1所示．老师告诉小明有一组数据误差较大，便找来一个5Ω的电阻让他再测一组数据．当他把5Ω的电阻接入电路时，若要使电压表示数仍为4V，则实验不能继续进行，其原因是电路中的电流超过了电流表所选的量程．改变连接后，当电压表示数仍为4V时，电流表示数为0.8A（如图乙所示）．
综合分析数据可得：电压一定时，导体中的电流跟导体的电阻成反比．
表1　　　　　　　　　　　　　　　　　

电压U/V	4
电阻R/Ω	20	15	10
电流I/A	0.20	0.28	0.40

表2

电阻R/Ω	10
电压U/V	2	3	4	5	6
电流I/A	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6

【拓展】小明又利用上述实验器材探究“电流与电压的关系”，将滑片从一端移到另一端的过程中，将收集的实验数据填入了表2中．
（1）分析表2中数据可得：电阻一定时，导体中的电流跟导体两端的电压成正比．
（2）分析可知，小明使用的变阻器的最大阻值为20Ω．

Answer 1

分析 （1）本实验中电阻R、滑动变阻器、电流表组成串联电路，电压表并联在R两端，从这些方面检查错误，并修改；
（2）闭合开关前，滑片应置于最大值处；
（3）电路中分别接入20Ω、15Ω、10Ω的电阻，实验能够正常进行，说明电路是正常的，改接5Ω电阻后，电路不能正常进行，是由于超过了电流表所选的量程；先确定电流表选择的量程和最小分度值，再读出电流表的示数；综合数据分析可知，电压一定时，导体中的电流和导体的电阻成反比；电阻一定时，导体中的电流和导体两端的成正比．

解答 解：（1）由图1可知，R与电压表被导线短路了，只改动一根线，修改情况如下图所示：

（2）为保护电路，闭合开关前，滑片应置于最大值A端；
（3）若再接入5Ω的电阻时，电阻两端的电压为4V，电流为I=$\frac{U}{R}$=$\frac{4V}{5Ω}$=08A，超过了电流表所选的量程，实验不能正常进行；
电流表选择0～3A量程，分度值0.1A，所以示数为0.8A；综合数据分析可知，电流与导体电阻的乘积是定值，由此可得：电压一定时，导体中的电流跟导体的电阻成反比．
拓展：
（1）分析表2中数据可知，电压增大几倍，电流也增大几倍，故可得到结论：电阻一定时，导体中的电流跟导体两端的电压成正比；
（2）当滑片移到最大阻值处，电路中电流I=0.2A，滑动变阻器两端的电压为U=6V-2V=4V，滑动变阻器的阻值为R_滑=$\frac{U}{I}$=$\frac{4V}{0.2A}$=20Ω．
故答案为：（1）如上图；（2）A； （3）超过了电流表所选的量程；0.8A；导体中的电流跟导体的电阻成反比；拓展：（1）导体中的电流跟导体两端的电压成正比；（2）20．

点评 本题是探究通过电阻的电流与电阻大小的关系实验，涉及到电路图的连接、电路故障的分析、滑动变阻器的使用、电流表的读数、串联电路的特点、欧姆定律的应用和控制变量法的应用，涉及的知识点较多，要深入理解和熟练掌握．