Question

9．在探究“電流與電阻的關系”的實驗中有如下實驗器材：電源（4.5V），電流表、電壓表各一只，開關一個，三個定值電阻（5Ω、10Ω、15Ω），滑動變阻器R₁“20Ω  1A”，滑動變阻器R₂“50Ω  1A”，導線若干．

電阻（Ω）	5	10	15
電流	0.3	0.15	0.1

（1）小明連接電路如圖，請在圖中用筆畫線代替導線幫他將實驗電路連接完整；
（2）電路連接完整后，小明閉合開關，發現電流表有示數，電壓表指針超過量程．小明操作中的錯誤是滑動變阻器的滑片未滑到最大阻值處；
（3）糾正錯誤后，小明先將5Ω的電阻連入電路中，閉合開關，移動滑片，使電壓表的示數為1.5V，并記下電流值；再分別改接10Ω、15Ω的電阻，重復上述實驗，得到了上表中的實驗數據；
（4）將5Ω電阻換成10Ω電阻后，閉合開關，應將滑動變阻器的滑片向右（選填“左”或“右”）移動，當觀察到電壓表示數為1.5V時，才能記錄電流表示數；
（5）實驗中小明應選擇的滑動變阻器是R₂（（選填“R₁”或“R₂”），若選擇了另外一個滑動變阻器，根據實驗中定值電阻兩端控制的電壓值，他選擇的定值電阻的阻值最大不能大于10Ω，實驗中多次移動滑動變阻器滑片的目的是測出多組實驗數據，得出普遍結論．
（6）通過上述實驗得出的結論是在電壓一定時，電流與電阻成反比．

Answer 1

分析 （1）根據實驗原理與實驗目的連接實物電路圖．
（2）根據實驗注意事與電路現象分析答題．
（4）根據控制變量法的要求分析答題．
（5）根據串并聯電路特點求出滑動變阻器的最小阻值，然后選擇滑動變阻器；為得出普遍結論，應進行多次實驗．
（6）分析表中實驗數據然后得出結論．

解答 解：（1）由表中實驗數據可知，最大電流為0.3A，電流表選擇0～0.6A量程，把電流表串聯接入電路，實物電路圖如圖所示：

（2）閉合開關，電流表有示數，電壓表超過其量程，說明電阻兩端電壓太大，滑動變阻器分壓太小，這是由于滑片沒有置于阻值最大處造成的．
（4）將5Ω電阻換成10Ω電阻后，定值電阻兩端分壓變大，大于1.5V，滑動變阻器分壓減小，為保持電阻兩端電壓不變，應向右移動滑片，使滑動變阻器接入電路的阻值增大，減小定值電阻分析，直到電壓表示數為1.5V為止．
（5）由表中實驗數據可知，當定值電值阻值為15Ω時，電路電流為0.1A，此時滑動變阻器接入電路的阻值：R_滑=$\frac{U-{U}_{R}}{I}$=$\frac{4.5V-1.5V}{0.1A}$=30Ω，因此滑動變阻器應選R₂．
由表中數據可知，電路中控制電阻兩端的電壓值為U_R=IR=15Ω×0.1A=1.5V，
當滑動變阻器接入電路中的電阻值最大時，此時所選擇的定值電阻的阻值最大，且控制定值電阻兩端的電壓為1.5V，電路中的電流為I=$\frac{U-{U}_{R}}{{R}_{滑}}$=$\frac{4.5V-1.5V}{20Ω}$=0.15A，
定值電阻的阻值為：R=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{1.5V}{0.15A}$=10Ω；
若定值電阻的阻值超過10Ω，則定值電阻兩端的電壓會超過1.5V；
實驗中，要探究電流與電阻的關系，換了不同阻值的電阻后，應該調節滑動變阻器，使不同的定值電阻兩端的電壓保持不變，測出多組實驗數據，得出普遍結論；
（6）由表中實驗數據可知，在電壓一定時，電流與電阻的乘積是定值，即電流與電阻成反比．
故答案為：（1）電路圖如圖所示；（2）滑動變阻器的滑片未滑到最大阻值處；（4）右；1.5；（5）R₂；10；測出多組實驗數據，得出普遍結論；（6）在電壓一定時，電流與電阻成反比．

點評 本題考查了連接實物電路圖、實驗注意事項、實驗器材選擇、實驗操作、實驗數據分析等問題；探究電流與電阻關系實驗時，要控制電阻兩端電壓保持不變，為得出普遍結論，應進行多次實驗，測出多組實驗數據．