Question

16．小明用如圖所示的電路探究“電流與電阻的關系”．器材如下：電壓為3V的電源，標有“20Ω  2A”字樣的滑動變阻器，阻值為5Ω、10Ω、20Ω的定值電阻各一個，電流表、電壓表、開關和導線．
（1）小明把5Ω的電阻接入電路，變阻器的滑片P移到阻值最大處，閉合開關S，發現電流表有示數而電壓表無示數，則電路的故障可能是電阻R短路（寫出一種）．排除故障后，閉合開關，調節滑片P到適當位置，記錄電流表的示數．
（2）斷開開關S，小明用10Ω的電阻替換5Ω的電阻，馬上閉合開關S，為了保持電壓表的示數不變，應將滑片P從原位置向B端（選填“A”或“B”）移動．但老師指出此操作有缺漏，你認為應補充的操作是：先將滑動變阻器的滑片P移到最大阻值處，再閉合開關，移動滑片P使電壓表的示數為原來電壓值．
（3）實驗數據如下表所示，可得出結論：當電壓一定時，通過導體中的電流與電阻成反比．

實驗次數	定值電阻/Ω	電流表示數/A
1	5	0.4
2	10	0.2
3	20	0.1

（4）實驗結束后，利用現有器材還可進行的實驗有：伏安法測電阻．（寫出一條即可）

Answer 1

分析 （1）常見電路故障有斷路與短路，根據電路故障現象分析電路故障原因．
（2）根據串聯電路分壓的規律可知用10Ω的電阻替換5Ω的電阻后電阻兩端電壓的變化情況，再根據串聯電路電壓規律判斷滑動變阻器兩端電壓的變化，進一步確定滑片移動的方向．
（3）電壓一定，電流與電阻成反比；
（4）根據電壓表測量電壓，電流表可測量電流進行分析．

解答 解：（1）閉合開關S，電流表有示數，說明電路為通路；而電壓表無示數，說明與電壓表并聯的電阻R短路或電壓表斷路；
（2）用10Ω的電阻替換5Ω的電阻后，根據串聯分壓原理可知，定值電阻兩端電壓變大，即電壓表的示數變大；要保持電壓表示數不變（即電壓表示數減小為原來的值），需增大滑動變阻器兩端電壓，由串聯電路分壓規律可知，需增大滑動變阻器接入電路的阻值，故將滑片向B端移動；
因為更換電阻后電壓表示數變大，所以電壓表可能被燒壞；則更換電阻后應補充的操作是：應先將滑動變阻器的滑片P移到最大阻值處，再閉合開關，移動滑片P使電壓表的示數為原來電壓值；
（3）由表格數據可知，電流與電阻的乘積為定值，且電阻增大為原來的幾倍，電流減小為原來的幾分之一，所以可得出結論：當電壓一定時，通過導體的電流與電阻成反比；
（4）因為電壓和電流都可以測量出來，所以還可以進行的實驗是伏安法測電阻（或測電阻的功率）．
故答案為：（1）電阻R短路；（2）B；先將滑動變阻器的滑片P移到最大阻值處，再閉合開關，移動滑片P使電壓表的示數為原來電壓值；（3）反；（4）伏安法測電阻．

點評 本題是探究電流與電阻關系的實驗，考查了控制變量法的應用，電流與電阻的關系及歐姆定律在串聯電路中的應用，能夠根據串分壓的知識判斷滑片的移動方向是解決問題的關鍵．