Question

3．某小組同學在探究電流與電壓、電阻的關系．
實驗器材：電源（電壓恒為4.5 V），電流表、電壓表各一只，開關一個，六個定值電阻（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω、30Ω），一個滑動變阻器（50Ω 1A），導線若干．實驗過程：
（1）小明按圖連接完電路最后一根導線時，燈泡發(fā)出耀眼的光并很快熄滅．
上述現象產生的原因可能是①連接電路過程中開關沒有斷開；②滑動變阻器的滑片沒有移到最大阻值處．
（2）小明改正錯誤后繼續(xù)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．可以得出：當導體的電阻一定時，通過導體的電流與其兩端電壓成正比．實驗中他選擇的電阻是10Ω

電壓U/V	1.2	1.6	2.0	2.4	2.8	3.0
電流I/A	0.12	0.16	0.20	0.24	0.28	0.3

變阻器連入電路的阻值沒有調到最大值（或電壓表選用的量程太�。�
（3）小紅想探究“導體兩端的電壓一定時，通過導體的電流與導體的電阻成反比”的實驗．小紅先將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1.5V，并記下電流值；再分別改接10Ω、15Ω、20Ω、25Ω、30Ω的電阻，重復上述的實驗．
①實驗中，小紅多次移動變阻器滑片的目的是保持電阻兩端電壓不變；
②當把5Ω的電阻換為10Ω后，為了保持定值電阻兩端的電壓不變，應使變阻器連入的阻值變大（選填“保持不變”、“變大”或“變小”）．
③在1.5V的控制電壓下實驗，小紅所選電阻中有一個不能完成實驗，該電阻是30Ω．

Answer 1

分析 （1）為保護電路，①連接電路時開關要斷開，②滑動變阻器的滑片要調到使連入電阻最大的位置；
（2）分析表格中的數據結合控制變量法得出實驗結論，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；
（3）①在探究電流與電阻關系時，應移動滑片保持電阻兩端電壓不變．
②將5Ω的電阻換成了10Ω的電阻時，電路中的總電阻變大，它兩端的電壓也隨之變化，為保證電阻兩端的電壓變?yōu)樵瓉淼闹�，根據串聯電路的分壓關系去調節(jié)即可；
③由串聯電路特點求出滑動變阻器兩端電壓，由歐姆定律求出滑動變阻器接入電路的阻值最大時電路中的電流，然后根據歐姆定律判斷定值電阻的最大值．

解答 解：（1）連接好最后一根導線，燈泡立即發(fā)出明亮耀眼的光并很快熄滅，說明①連接電路時開關沒有斷開，②滑動變阻器的滑片沒調到使連入電阻最大的位置；
（2）由表格數據可知，電流變化的倍數與電壓變化的倍數相等，故可得結論：當導體的電阻一定時，通過導體的電流與其兩端電壓成正比；
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，由表格數據可知，當U=1.2V，I=0.12A，故R=$\frac{U}{I}$=$\frac{1.2V}{0.12A}$=10Ω．
（3）①實驗過程中，更換電阻后，移動滑片保持電阻兩端電壓不變．
②將5Ω的電阻換成了10Ω的電阻時，串聯電路的總電阻變大，根據歐姆定律可知電路中電流減小，滑動變阻器分得的電壓減小，電阻分得的電壓變大，所以根據串聯電路的分壓特點需要調節(jié)滑動變阻器使接入電路的電阻變大；
③由題意知，電阻兩端電壓U_R=1.5V，滑動變阻器兩端電壓U_滑=U-U_R=4.5V-1.5V=3V，
當滑動變阻器接入電路的阻值為最大時R_滑=50Ω，電路電流I=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{滑}}$=$\frac{3V}{50Ω}$=0.06A時，滑動變阻器接入電路的阻值R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3V}{0.1A}$=30Ω＞20Ω，
因此定值電阻的最大值R=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{1.5V}{0.06A}$=25Ω＜30Ω，
所以所選的30Ω電阻中完成不了實驗．
故答案為：（1）①連接電路過程中開關沒有斷開；②滑動變阻器的滑片沒有移到最大阻值處；（2）正比；10；（3）①保持電阻兩端電壓不變；②變大；③30．

點評 本題考查了根據實物圖畫電路圖、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，關鍵是能結合控制變量法分析實驗數據判斷猜想是否正確和判斷滑動變阻器的作用．