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1是小明连接的实物图，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）闭合开关后，移到滑片，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，要使电压表示数仍为4V，实验不能继续进行，其原因是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2所示）．

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

（3）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．
（4）分析可知，小明使用的变阻器的最大阻值为10Ω．

Answer 1

分析 （1）被测电阻与电流表、滑动变阻器串联接入电路，电压表与被测电阻并联，并且电流从正接线柱流入，负接线柱流出；由实物图画电路图时，可以根据先串后并的原则，先按电流的流向把元件最多的电路画出，再把并联的部分画到相应的位置即可；
（2）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；
（3）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；
（4）根据串联电路的特点求滑动变阻器接入电路的最大值．

解答 解：（1）电路连接时，电阻短路，修改如下：

（2）若再接入5Ω的电阻时，实验不能正常进行，是由于超过了电流表所选的量程；
电阻两端的电压为4V，根据I=$\frac{U}{R}$，电流表选择0～3A量程，所以示数为0.8A；
（3）综合数据分析可知，电压一定时，导体中的电流跟导体的电阻成反比；
（4）当滑片移到最大阻值处，电路中电流最小为：I=0.2A，
滑动变阻器的电压为：U_滑=U-U_R=6V-4V=2V；滑动变阻器的阻值：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{2V}{0.2A}$=10Ω．
故答案为：（1）如上图；（2）超过了电流表所选的量程；0.8A；（3）导体中的电流跟导体的电阻成反比；（4）10．

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．