Question

7．小彬用如圖所示的實驗器材探究“電流與電阻的關系”．電源電壓恒為3V，滑動變阻器上標有“20Ω 2A”字樣，阻值分別為5Ω、10Ω、20Ω、50Ω的定值電阻各一個．
（1）請你用筆畫線代替導線，把圖所示的實驗電路補充完整．
（2）小彬5Ω定值電阻接入電路后，閉合開關，發現電流表沒有示數，移動滑動變阻器的滑片，電壓表示數始終接近電源電壓．造成這一現象的原因可能是R斷路．
（3）排除電路故障進行實驗．為達到實驗目的，滑動變阻器除了起到保護電路的作用外，還起到保證R兩端電壓不變的作用．實驗中，當把5Ω的電阻換成10Ω的電阻后，應把變阻器滑片向A（選填“A”或“B”）滑動，同時眼睛盯住電壓表才可能達到這個目的．
（4）將10Ω定值電阻換成20Ω定值電阻，重復步驟（3）．
（5）實驗記錄的多組數據如下表所示．分析數據可得出結論：在R兩端電壓U一定時，通過導體中電流I與電阻R成反比．

實驗次數	定值電阻Ω）	電流表示數（A）
1	5	0.36
2	10	0.18
3	20	0.09

（6）實驗結束后，小彬問老師在此實驗中能否換用50Ω的定值電阻進行實驗？老師指導小彬分析了不能更換的原因．你認為其原因是滑動變阻器最大阻值太小了．

Answer 1

分析 （1）根據電源電壓確定電壓表的量程，探究“電流與電阻的關系”，電壓表與電阻并聯，變阻器按一下一上的原則接入電路中；
（2）小彬將5Ω定值電阻接入電路后，閉合開關，發現電流表沒有示數，可能電路斷路；移動滑動變阻器的滑片，電壓表示數始終接近電源電壓，說明電壓表與電源連通，與電壓表并聯的支路之外的電路是完好的，則與電壓表并聯的電阻R斷路了；
（3）探究“電流與電阻的關系”，應控制電壓表的示數不變，據此回答；
根據分壓原理和串聯電路電壓的規律作答；
（5）分析數據得出結論；
（6）根據串聯電路電壓的規律求出變阻器分得的電壓，根據分壓原理求出滑動變阻器的最大阻值至少為多少并與現有阻值比較；

解答 解：（1）探究“電流與電阻的關系”，電壓表與電阻并聯，因電源電壓為3V，電壓表選用小量程，變阻器按一下一上的原則接入電路中，如下圖所示：

（2）經分析，閉合開關，發現電流表沒有示數，移動滑動變阻器的滑片，電壓表示數始終接近電源電壓．造成這一現象的原因可能是電阻R斷路了，導致電壓表串聯在電路中了；
（3）探究“電流與電阻的關系時，應控制電壓表示數不變，所以滑動變阻器除了起到保護電路的作用外，還起到保證R兩端電壓不變的作用；
當把5Ω的電阻換成10Ω的電阻后，根據分壓原理，電壓表示數變大，為控制電壓表示數不變，根據串聯電路電壓的規律，應增大變阻器分得的電壓，根據分壓原理，應增大變阻器連入電路中的電阻大小，所以應把變阻器滑片向A滑動，同時眼睛盯住電壓表才可能達到這個目的；
（5）由表中數據可知，當電阻為原來的幾倍時，通過的電流變為原來的幾分之一，所以得出的結論是：在R兩端電壓U一定時，通過導體中電流I與電阻R成反比；
（6）根據歐姆定律，電壓表示數為U=IR=0.36A×5Ω=1.8V，根據串聯電路電壓的規律，變阻器要分得的電壓為
3V-1.8V=1.2V，若換用50Ω的定值電阻，根據分壓原理，變阻器連入電路中的電阻大小為$\frac{1.2V}{1.8V}$×50Ω≈33.3Ω，即滑動變阻器的最大阻值至少為33.3Ω，而題中變阻器的最大阻值為20Ω，故不能更換；
故答案為：（1）如上圖所示；
（2）R斷路； 
（3）保證R兩端電壓不變；   A； 電壓表；
（5）在R兩端電壓U一定時，通過導體中電流I與電阻R成反比；
（6）滑動變阻器最大阻值太小了；

點評 本題探究“電流與電阻的關系”，考查電路的連接、故障分析、操作過程、分析數據得出結論的能力及器材的選擇，有一定難度．