Question

15．小明要探究“通過導(dǎo)體的電流與電壓、電阻的關(guān)系”，器材有：滑動變阻器三個（規(guī)格分別為：R₁“50Ω2A”、R₂“30Ω1.5A”、R₃“20Ω 1A”）、開關(guān)、電源（電壓恒為12V）各一個，電流表、電壓表各一只，四個定值電阻（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω），導(dǎo)線若干．

電阻R/Ω	20	15	10
電流I/A	0.2	0.28	0.4

①左圖是小明連接的實物電路，圖中有一根導(dǎo)線連接錯誤，請你在連接錯誤的導(dǎo)線上打“×”并補畫出正確的連線．
②小明進行了實驗，測得數(shù)據(jù)如表所示．小明是探究電流與電阻的關(guān)系，實驗中電阻兩端電壓為4V，小明又選用了一個5Ω的電阻進行實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)實驗不能正常進行，其原因是電路中電流超過電流表量程．分析實驗數(shù)據(jù)可得結(jié)論：當導(dǎo)體兩端電壓一定時，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體電阻成反比．
③實驗中小明選擇的變阻器為R₁（選填“R₁”、“R₂”或“R₃”）．

Answer 1

分析 ①實驗中應(yīng)將電阻串聯(lián)在電路中，并將電壓表與電阻并聯(lián)；
②當被研究問題受多個因素影響時，研究問題和某一個因素的關(guān)系時要控制其他因素一定，這種方法叫控制變量法；分析表中變化量和不變的量，得出電流與電阻之積大小關(guān)系，確定研究目的；
由歐姆定律求出此時電流與電流表量程比較；
根據(jù)電流與電阻之積大小關(guān)系得出結(jié)論；
③根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律得到變阻器分得的電壓，由分壓原理確定當最大電阻連入電路時變阻器的最大電阻至少為多少．

解答 解：①原電路中，電阻R和電壓表均被短路了，R應(yīng)串聯(lián)在電路中，電壓表測R的電壓，修改后如下所示：

②小明進行了實驗，測得數(shù)據(jù)如表所示，由表中數(shù)據(jù)可知，考慮到誤差因素，電流與電阻的積：
U=IR=0.2A×20Ω=4V=定值，即控制電壓不變，改變電阻大小，記下對應(yīng)的電流的變化，小明是探究電流與電阻的關(guān)系，實驗中電阻兩端電壓為4V，小明又選用了一個5Ω的電阻進行實驗，根據(jù)歐姆定律，此時電路中的電流：
I=$\frac{U}{R}=\frac{4V}{5Ω}$=0.8A＞0.6A，大于電流表的量程，故不能正常進行；因電流與電阻之積為定值，分析實驗數(shù)據(jù)可得結(jié)論：在電壓不變時，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比．
③電源電壓為12V，實驗中電阻兩端電壓為4V，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，變阻器分得的電壓：
U_滑=U-U_表=12V-4V=8V，變阻器的電壓為電壓表示數(shù)的$\frac{8V}{4V}$=2倍，當接入20Ω的電阻時，
根據(jù)分壓原理，變阻器連入電路中的電阻為：
2×20Ω=40Ω，即變阻器的最大阻值至少為40Ω，實驗中小明選擇的變阻器為 R₁．
故答案為：①如上所示；
②電阻；4；電路中電流超過電流表量程；當導(dǎo)體兩端電壓一定時，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體電阻成反比；
③R₁．

點評 本題通過導(dǎo)體的電流與電壓、電阻的關(guān)系，考查電路的連接、控制變量法的運用、數(shù)據(jù)分析及電流表使用注意事項及對器材的要求，綜合性較強．