Question

5．小明在探究“電壓一定時，導體中的電流與電阻的關系”實驗中，所用的實驗器材有：兩節干電池，電流表、電壓表、滑動變阻器、開關、電阻箱（0-999Ω）各一個，導線若干．
（1）用筆劃線，將圖（甲）的電路連接完整．

次數	1	2	3	4	5	6
電壓U/V	2.4
電阻R/Ω	5	10	15	20	25	30
電流I/A	0.48	0.24	0.16	0.12	0.10

（2）記錄的實驗數據如下表：①第6次實驗電流表的示數如圖（乙）所示，則電流值是0.08A
②分析實驗數據得出的結論是：在電壓不變時，通過導體的電流與導體的電阻成反比
（3）在原實驗數據的基礎上，要使實驗電流與電阻的關系更趨近于實際，應該：保持電壓不變，再等間距地取一些電阻值，多收集幾組數據（或多做幾次實驗）
（4）小明在學習了歐姆定律之后，知道了在他的實驗中，若電流表的量程和控制電壓值不改變，電阻應該在4Ω和120Ω范圍內選擇．

Answer 1

分析 （1）由表中電流數據確定電流表選用的量程串聯在電路中，變阻器按一上一下連入電路中；
（2）①由圖（乙）所示電流表小量程讀數，②橫向比較表中數據得出結論；
（3）考慮到電流表的分度值確定選用電阻的大小，為使實驗電流與電阻的關系更趨近于實際，應多收集幾組數據；
（4）根據電流表小量程為0-0.6A，確定電路中允許的最大電流，根據歐姆定律求出電路的最小電阻；
由控制電壓表示數為U_表=2.4V不變，根據串聯電路電壓的規律，求同變阻器分得的電壓，由分壓原理，得出定值電阻的大小和變阻器連入電路中的阻值的關系，從而求出師最小的定值電阻；
因電流表分度值為0.02A，確定電路中的最小電流，由歐姆定律求出電路中的最大電阻，根據分壓原理求出電阻的最大阻值．

解答 解：（1）由表中電流數據，電流表選用小量程串聯在電路中，變阻器按一上一下連入電路中，如下所示：

（2）第6次實驗電流表的示數如圖（乙）所示，圖中電流表選用小量程，分度值為0.02A，示數為0.08A；
②橫向比較表中數據，考慮到誤差因素，電阻變為原來的幾倍，通過的電流變為原來的幾分之一，故分析實驗數據得出的結論是：在電壓不變時，通過導體的電流與導體的電阻成反比
（3）因電流表小量程分度值為0.02A，為提高測量電流的準確度，故測量的電流值應為分度值的整數倍，在原實驗數據的基礎上，要使實驗電流與電阻的關系更趨近于實際，應該：保持電壓不變，再等間距地取一些電阻值，多收集幾組數據（或多做幾次實驗）；
（4）因電流表小量程為0-0.6A，即電路中允許的最大電流I=0.6A，根據歐姆定律，電路的最小電阻為：
R=$\frac{U}{I}=\frac{3V}{0.6A}$=5Ω，
因控制電壓表示數為U_表=2.4V不變，根據串聯電路電壓的規律，變阻器分得的電壓：
U_滑=U-U_表=3V-2.4V=0.6V，由分壓原理，定值電阻的大小是變阻器連入電路中的阻值的$\frac{2.4V}{0.6V}$=$\frac{4}{1}$，由串聯電阻的規律，則最小的定值電阻：
R_小=$\frac{4}{4+1}$×5Ω=4Ω；
因電流表分度值為0.02A，故電路中的最小電流為I′=0.02A，此時電路中的電阻最大：
R′=$\frac{U}{I′}=\frac{3V}{0.02A}$=150Ω，同上，最大的定值電阻：
R_大=$\frac{4}{4+1}$×150Ω=120Ω；
故若電流表的量程和控制電壓值不改變，電阻應該在 4Ω和120Ω范圍內選擇．
故答案為：（1）如上所示；（2）①0.08A；②在電壓不變時，通過導體的電流與導體的電阻成反比；（3）保持電壓不變，再等間距地取一些電阻值，多收集幾組數據（或多做幾次實驗）；（4）4；120．

點評 本題探究“電壓一定時，導體中的電流與電阻的關系”，考查電路的連接、電流表讀數、控制變量法及數據分析能力及對實驗方案的改進和串聯電路規律、歐姆定律的運用．最后2問難度較大．