Question

10．小林用如图甲所示的实验器材探究“电流与电阻的关系”．电源电压恒为3V，滑动变阻器上标有“20Ω，2A”字样，阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω、50Ω的定值电阻各一个．

（1）请你用笔画线代替导线，把图甲所示的实验电路补充完整．
（2）小彬将5Ω定值电阻接入电路后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片P，使电流表的示数如图乙所示，此时电路中的电流为0.36A．
（3）将5Ω定值电阻换成10Ω定值电阻，闭合开关，为了保持电压表的示数不变，应将滑动变阻器的滑片P向A（选填“A”或“B”）移动，记录此时各表的示数．
（4）将10Ω定值电阻换成20Ω定值电阻，重复步骤（3）．
（5）实验记录的多组数据如表所示，分析数据可得出结论：当电压一定时，通过导体中的电流与电阻成反比；．

实验次数	定值电阻（Ω）	电流表示数（A）
1	5	★
2	10	0.18
3	20	0.09

（6）实验结束后，小彬问老师在此实验中能否换用50Ω的定值电阻进行实验？老师指导小彬分析了不能更换的原因．你认为其原因是滑动变阻器最大阻值太小，无法保持电压表示数为1.8V．

Answer 1

分析 （1）电压表与电阻并联，根据电源电压确定电压表量程；滑动变阻器要接一上一下；
（2）根据电流表的量程和分度值读出电流值；
（3）研究电流与电阻的关系时，应保持电压表的示数不变，根据串联电路电压的规律和分压原理，判断滑片的移动方向；
（5）分析表中数据得出电流与电阻的关系；
（6）由欧姆定律求出电压表的示数，根据串联电路电压的规律求出变阻器分得的电压，由分压原理求出变阻器连入电路中的阻值大小，结合题中条件回答．

解答 解：（1）电压表与电阻并联，由于电源电压为3V，所以应选择0～3V的量程；滑动变阻器已接了下面一个接线柱，可再接上面任意一个接线柱，如图所示：

（2）由乙图知，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.36A；
（3）将5Ω电阻换成10Ω后，根据 分压原理，电压表的示数会变大，因要控制电压表示数不变，根据串联电路电压的规律，变阻器分得更多的电压，由分压原理，所以应该增大滑动变阻器的阻值，即应将滑动变阻器的滑片P向A移动，使电压表仍为原来的示数不变；
（4）分析表中数据知，当电阻变为原来的几倍，通过的电流变为原来的几分之一，所以，
电流和电阻的关系为：当电压一定时，通过导体中的电流与电阻成反比；
（5）由表中数据，根据欧姆定律，电压表示数U=IR=0.36A×5Ω=1.8V，
当定值电阻为50Ω时，要保持电压表示数不变，
此时滑动变阻器分去的电压为U_滑=3V-1.8V=1.2V，
根据分压原理，$\frac{{U}_{滑}}{{U}_{表}}=\frac{{R}_{滑}}{{R}_{定}}$，变阻器连入电路中的阻值R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{{U}_{表}}$R_定=$\frac{1.2V}{1.8V}$×50Ω=33.3Ω，
即变阻器的最大阻值至少为33.3Ω，
而题中变阻器的规格为“20Ω，2A”，所以滑动变阻器最大阻值太小，
无法保持定值电阻两端电压始终为1.8V．
故答案为：（1）如图所示；
（2）0.36；A；
（3）A；
（5）当电压一定时，通过导体中的电流与电阻成反比；
（6）滑动变阻器最大阻值太小，无法保持电压表示数为1.8V．

点评 此题是探究电流和电阻的关系实验，考查了控制变量法的应用，同时考查了电流表、电压表、滑动变阻器的接法，电流表的读数、电阻的计算及器材的选择和灵活运用串联电路的规律及欧姆定律解决问题的能力，综合性较强．