Question

14．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是小明連接的實物圖，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）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）．

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

（3）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．
（4）分析可知，小明使用的變阻器的最大阻值為10Ω．

Answer 1

分析 （1）被測電阻與電流表、滑動變阻器串聯接入電路，電壓表與被測電阻并聯，并且電流從正接線柱流入，負接線柱流出；由實物圖畫電路圖時，可以根據先串后并的原則，先按電流的流向把元件最多的電路畫出，再把并聯的部分畫到相應的位置即可；
（2）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；
（3）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；
（4）根據串聯電路的特點求滑動變阻器接入電路的最大值．

解答 解：（1）電路連接時，電阻短路，修改如下：

（2）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，所以示數為0.8A；
（3）綜合數據分析可知，電壓一定時，導體中的電流跟導體的電阻成反比；
（4）當滑片移到最大阻值處，電路中電流最小為：I=0.2A，
滑動變阻器的電壓為：U_滑=U-U_R=6V-4V=2V；滑動變阻器的阻值：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{2V}{0.2A}$=10Ω．
故答案為：（1）如上圖；（2）超過了電流表所選的量程；0.8A；（3）導體中的電流跟導體的電阻成反比；（4）10．

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、電路故障的分析、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．