Question

為“探究電流與電壓、電阻的關系”，現有器材：電源（電壓恒為4.5 V），電流表、電壓表各一只，開關一個，三個定值電阻（5Ω、10Ω、15Ω），兩只滑動變阻器（20Ω 2 A、50Ω 1 A），導線若干．
（1）圖乙是小明根據電路圖連接的實物圖．經檢查是由于一根導線連接錯誤．請你在圖乙中連接錯誤的導線上打“×”并補畫出正確的連線．
（2）小明按圖甲正確連接電路后，閉合開關，發現電壓表指針超過量程．小明操作中的錯誤是______．
（3）小明改正錯誤后繼續實驗，通過改變定值電阻R兩端的電壓，測得電流、電壓的值如表一．問：小明的實驗是為“探究導體中的電流與______的關系”； 小明實驗時選擇的是______Ω的電阻．
表一                                                                  表二

電壓U/V	1.2	1.6	2.0	2.4	2.8		電阻R/Ω	5	10	15
電流I/A	0.12	0.16	0.20	0.24	0.28		電流 I/A	0.30	0.15	0.10

（4）小紅在探究導體中的電流與導體電阻的關系時，先將5Ω的電阻連入電路中，閉合開關，移動滑片，使與電阻并聯的電壓表的示數為1.5 V，并記下電流值；再分別改接10Ω、15Ω的電阻，重復上述實驗，得到了表二中的實驗數據．問：實驗中，小紅多次移動變阻器滑片的目的是______；小紅實驗時選擇的變阻器規格是______．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據電路圖可知，定值電阻與滑動變阻器串聯，電壓表與定值電阻并聯，電流表串聯在電路中；在實物連接圖中從以下方面找到錯誤之處：分析電壓表、電流表、滑動變阻器的正確使用，從電壓表和電流表的正負接線柱、量程、連接方式，滑動變阻器的接線柱和連入方式上逐條分析；
（2）閉合開關時，滑動變阻器接入電路的阻值應為滑動變阻器的最大阻值；
（3）分析表一測量的物理量可知探究電流與什么量的關系，然后歐姆定律結合表格中任意一組數據求出定值電阻的阻值；
（4）探究電流與電阻之間的關系時應控制電阻兩端的電壓不變，改變定值電阻的阻值時應調節滑動變阻器使電壓表的示數保持不變；
定值電阻越大，電路電流越小，滑動變阻器接入電路的阻值越大，由串聯電路特點及歐姆定律求出滑動變阻器接入電路的最大阻值．
解答：解：（1）由原實物圖知，電壓表與定值電阻串聯在電路中，根據電路圖可知，應從電源正極出發依次串聯開關、電流表、滑動變阻器、定值電阻回到電源負極，電壓表并聯在定值電阻兩端，所以定值電阻和電流表之間導線連接錯誤，改正如下圖所示：

（2）閉合開關前，變阻器連入電路的阻值沒有調到最大值，閉合開關后，滑動變阻器分壓較小，電阻兩端電壓較大，大于電壓表量程；
（3）由表格數據可知，電流變化的倍數與電壓變化的倍數相等，因此探究導體中的電流與電壓的關系；
探究電流與電壓之間的關系時，應控制定值電阻的阻值不變，由表一數據可知，當U=1.2V，I=0.12A，故R===10Ω；
（4）探究電流與電阻之間的關系時應控制電阻兩端的電壓不變，通過調節滑動變阻器使電壓表的示數不變；
定值電阻兩端電壓是1.5V，則滑動變阻器兩端電壓U_滑=U-U_R=4.5V-1.5V=3.0V，
根據表二可知，當電路電流為0.1A時，滑動變阻器接入電路的阻值最大；
∵I=，
∴此時滑動變阻器接入電路的阻值R_滑===30Ω，因此滑動變阻器應選“50Ω  1A”；
故答案為：（2）閉合開關前沒有將滑片移到最大阻值處；（3）電壓；10；（4）控制導體R兩端的電壓一定；“50Ω 1A”．
點評：本題考查了根據電路圖連接實物、對實驗數據的處理能力、電路現象的判斷、滑動變阻器的使用以及歐姆定律的應用，關鍵是能結合控制變量法分析實驗數據判斷滑動變阻器的作用．