Question

9．探究“電流與電阻的關系”．器材有：滑動變阻器、開關、電源（電壓恒為6V）各一個，電流表、電壓表各一塊，三個定值電阻（10Ω、15Ω、20Ω），導線若干．
（1）圖1是小明連接的實物電路，圖中有一根導線連接錯誤，請你在連接錯誤的導線上打“×”并補畫出正確的連線．
（2）電路連接正確后，閉合開關前，滑片應置于A端（選填“A”或“B”）．
（3）閉合開關后，移到滑片，使與電阻（20Ω）并聯的電壓表示數為4V，讀出電流表示數，再分別改接15Ω、10Ω的電阻，重復上述實驗，收集的實驗數據如表1所示．老師告訴小明有一組數據誤差較大，便找來一個5Ω的電阻讓他再測一組數據．當他把5Ω的電阻接入電路時，要使電壓表示數仍為4V，實驗不能繼續進行，其原因是超過了電流表所選的量程．改變連接后，當電壓表示數仍為4V時，電流表示數為0.8A（如圖2所示）．
綜合分析數據可得：電壓一定時，導體中的電流跟導體的電阻成反比．
表1

電壓U/V	4
電阻R/Ω	20	15	10
電流I/A	0.20	0.28	0.40

表2

電阻R/Ω	10
電壓U/V	2	3	4	5	6
電流I/A	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6

【拓展】小明又利用上述實驗器材探究“電流與電壓的關系”，將滑片從一端移到另一端的過程中，收集的實驗數據填入了表2中．
（1）分析表2中數據可得：電阻一定時，導體中的電流跟導體兩端的電壓成正比．
（2）分析可知，小明使用的變阻器的最大阻值為20Ω．

Answer 1

分析 （1）本實驗中電阻R、滑動變阻器、電流表組成串聯電路，電壓表并聯在R兩端，從這些方面檢查錯誤，并修改；
（2）閉合開關前，滑片應置于最大值處；
（3）電路中分別接入20Ω、15Ω、10Ω的電阻，實驗能夠正常進行，說明電路是正常的，改接5Ω電阻后，電路不能正常進行，是由于超過了電流表所選的量程；
先確定電流表選擇的量程和最小分度值，再讀出電流表的示數；
綜合數據分析可知，電壓一定時，導體中的電流和導體的電阻成反比．
拓展：
（1）電阻一定時，導體中的電流和導體兩端的電壓成正比；
（2）根據串聯電路的特點和滑動變阻器接入電路的最大值和最小值列出等式解答．

解答 解：
（1）由圖1可知，R與電壓表被導線短路了，只改動一根線，修改情況如下圖所示：
；
（2）為保護電路，閉合開關前，滑片應置于最大值A端；
（3）若再接入5Ω的電阻時，實驗不能正常進行，是由于超過了電流表所選的量程；
電阻兩端的電壓為4V，根據I=$\frac{U}{R}$，電流表選擇0～3A量程，分度值0.1A，所以示數為0.8A；
綜合數據分析可知，電流與導體電阻的乘積是定值，由此可得：電壓一定時，導體中的電流跟導體的電阻成反比．
拓展：
（1）綜合表2中數據可知，電阻一定時，導體中的電流跟導體兩端的電壓成正比；
（2）當滑片移到最小阻值處，即接入電路中的電阻為0時，電路中電流I=0.6A，
定值電阻的阻值R=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{0.6A}$=10Ω；
當滑片移到最大阻值處，電路中電流I=0.2A，
電路中的總電阻R_串=$\frac{U}{{I}^{′}}$=$\frac{6V}{0.2A}$=30Ω，
滑動變阻器的阻值R′=R_串-R=30Ω-10Ω=20Ω；
故答案為：（1）如上圖；（2）A；  （3）超過了電流表所選的量程；0.8A；導體中的電流跟導體的電阻成反比；
拓展：（1）導體中的電流跟導體兩端的電壓成正比；（2）20．

點評 本題是探究通過電阻的電流與電阻大小的關系實驗，涉及到電路圖的連接、滑動變阻器的使用、電流表的讀數、串聯電路的特點、歐姆定律的應用和控制變量法的應用，涉及的知識點較多，要深入理解和熟練掌握．