Question

1．用圖甲所示的電路探究“電流與電壓和電阻的關系”，電源電壓15V保持不變，規格為“50Ω 2A”、“100Ω 2A”的滑動變阻器各一個，阻值為10Ω、20Ω、30Ω、40Ω的電阻各一個．
（1）根據圖甲將圖乙所示的實物圖連接完整．
（2）在實驗過程中，當滑動變阻器的滑片移到某點時，兩電表的示數如圖丙所示，則電壓表的示數為10V，電流表的示數為0.5A
（3）小明將10Ω的電阻接入電路，閉合開關，多次移動滑動變阻器的滑片，記錄對應的幾組電表示數，此過程小明實際探究的問題是電流與電壓的關系．
（4）小明在探究“電流與電阻的關系”時，記錄的實驗數據如表一．他在分析數據時發現，不能得出教科書上“通電導體的電流跟電阻的大小成反比”的結論，出現這一問題的原因是：未控制電阻R的電壓不變．
表一

實驗次數	電阻R/Ω	電流I/A
1	10	0.30
2	20	0.50
3	30	0.20

表二

實驗次數	電阻R/Ω	電流I/A
1	10	0.60
2	20	0.30
3	30	0.20
4	40	0.15

（5）表二為小慧記錄的“探究電流與電阻的關系”的實驗數據，據此可推測，她選用的是本題中規格為“100Ω 2A”的滑動變阻器．

Answer 1

分析 （1）根據電路圖連接實物圖，各元件要一一對應；
（2）根據圖中電表量程讀數；
（3）實驗中控制電阻不變，改變電阻的電壓和電流，根據控制變量法分析；
（4）探究“電流與電阻的關系”時，要控制電阻的電壓不變，據此分析；
（5）根據串聯電路電壓的規律和分壓原理，求出當最大定值電阻接入電路時變阻器連入電路的阻值確定變阻器的規格．

解答 解：（1）根據電路圖連接實物圖，電流從電表正接線柱流入，各元件要一一對應，如下所示：

（2）在實驗過程中，當滑動變阻器的滑片移到某點時，兩電表的示數如圖丙所示，圖中電壓表選用大量程，分度值為0.5V，電壓表的示數為10V，電流表分度值為0.02A，示數為0.5A；
（3）小明將10Ω的電阻接入電路，閉合開關，多次移動滑動變阻器的滑片，記錄對應的幾組電表示數，此過程小明實際探究的問題是電流與電壓的關系；
（4）小明在探究“電流與電阻的關系”時，應控制電阻的電壓保持不變，由表一，根據歐姆定律的變形公式：
U=IR可知，三次實驗的電壓表示數分別是：3V、10、V、15V，沒有控制定值電阻大小不變，故他在分析數據時發現，不能得出教科書上“通電導體的電流跟電阻的大小成反比”的結論；
（5）根據表二數據，根據歐姆定律的變形公式：
U=IR可知，控制電壓表示數為6V，根據串聯電路電壓的規律，變阻器分得的電壓U_滑=15V-6V=9V，變阻器分得的電壓是電阻電壓的$\frac{9V}{6V}$=1.5倍，根據分壓原理，當接入40Ω的電阻時，變阻器連入電路的電阻大小為：
R_滑=1.5×40Ω=60Ω，選用“100Ω 2A”的滑動變阻器．
故答案為：（1）如上所示；（2）10；0.5；（3）電壓；（4）電壓；（5）100Ω 2A．

點評 本題探究“電流與電壓和電阻的關系”，考查電路的連接、電表讀數、控制變量法的運用及對器材的選擇．