Question

1．如圖甲是某實驗小組探究“電流與電壓、電阻關系”的電路圖，使用的實驗器材有：電壓為6V的電源、電流表、電壓表、開關各一個，5Ω、10Ω、20Ω、40Ω的定值電阻各一個，規格為“40Ω，1A”的滑動變阻器一個，導線若干．
（1）探究電流與電壓的關系時，所測得的部分電流、電壓值見表1．在第2次實驗中，電流表的示數如圖乙所示，則通過電阻的電流為0.3A．根據表1數據可得到結論：導體電阻一定時，通過導體的電流與導體兩端的電壓成正比
表1   

實驗次數	1	2	3
電壓U/V	1.0	1.5	2.0
電流I/A	0.2		0.4

表2

實驗次數	1	2	3
電阻R/Ω	5	10	20
電流I/A	0.4	0.2	0.15

（2）探究電流與電阻的關系時，所測得的幾組電流、電阻值見表2．
①由于操作不當，導致測出的電流中有一個錯誤數據，請判斷錯誤數據是0.15A．產生錯誤的原因是實驗時沒有保持定值電阻兩端的電壓相同，正確的數據應該是0.1A．
②糾正錯誤以后，該小組用40Ω的電阻替換20Ω的電阻進行了第4次實驗，發現實驗無法進行下去，為順利完成第4次實驗，同學們提出了下列解決方案：
A．實驗時將定值電阻兩端的電壓最小設定為3V；
B．更換最大阻值大于或等于80Ω的滑動變阻器．

Answer 1

分析 （1）看清量程和分度值讀出電流表的示數；探究電流與電壓關系時，保持電阻不變，分析表中數據得出結論；
（2）①探究電流與電阻關系時，要保持電壓一定，分析表中數據得出結論；
②根據滑動變阻器分壓和串聯電路電流相等特點分析解答．

解答 解：（1）電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數為0.3A，分析表一數據可知，當電阻一定時，導體中電流與其兩端電壓成正比；
（2）①根據U=IR=5Ω×0.4A=2V，或10Ω×0.2A=2V，得定值電阻兩端的電壓為2V，因此當接入電阻R₂=10Ω時，電路中的電流為I₂=0.2A，此時滑動變阻器接入的阻值為R=$\frac{U-{U}_{2}}{{I}_{2}}$=$\frac{6V-2V}{0.2A}$=20Ω，
將R₂換為R₃=20Ω時，滑動變阻器滑片位置不動，此時電流中的電流為I=$\frac{U}{{R}_{2}+{R}_{3}}$=$\frac{6V}{20Ω+20Ω}$=0.15A，故第3次實驗時，沒有移動滑片就讀電流表示數了，由于電壓一定時，導體中的電流與其電阻成反比，故應該為0.1A；
②A、因為定值電阻的阻值為40Ω，滑動變阻器的最大阻值也為40Ω，根據串聯電路的分壓作用，電阻同樣大，分壓同樣多，又因電源電壓為6V，故每一個分3V的電壓，故實驗時將定值電阻兩端的電壓最小設定為3V；
B、糾正錯誤以后，該小組用40Ω的電阻替換20Ω的電阻進行了第4次實驗，
當R₄=40Ω時，由于保持電阻兩點電壓為U_R=2V不變，此時電流為I_R=I′=$\frac{{U}_{R}}{{R}_{4}}$=$\frac{2V}{40Ω}$=0.05A，則滑動變阻器兩端分的電壓為U′=U-U_R=6V-2V=4V，則滑動變阻器需要接入的阻值為：R′=$\frac{{U}^{′}}{{I}^{′}}$=$\frac{4V}{0.05A}$=80Ω，故更換最大阻值大于或等于80Ω的滑動變阻器．
故答案為：（1）0.3；導體電阻一定時，通過導體的電流與導體兩端的電壓成正比；（2）①0.15；實驗時沒有保持定值電阻兩端的電壓相同；0.1．②3；80．

點評 此題為實驗中最為典型的探究電流與電壓、電阻關系的實驗題，該題關鍵難點是分析第三次實驗電流表示數錯誤原因，要充分把握電壓一定．