Question

17．如圖甲是某實驗小組探究“電流與電壓、電阻關系”的電路圖，使用的實驗器材有：電壓為6V的電源．電流表、電壓表各一個，開關一個，5Ω、10Ω、15Ω、30Ω的定值電阻各一個，規格為“20Ω 1A”的滑動變阻器一個，導線若干．
（l）探究電流與電壓的關系時，所測得的幾組電流、電壓值如表1所示．在第2次實驗中，電流表表的示數如圖乙所示，則通過電阻的電流為0.3A．根據表1數據可得到結論：在電阻一定時，通過導體的電流與電壓成正比．
表1

實驗次數	1	2	3
電壓U/V	1.0	1.5	2.0
電流I/A	0.2		0.4

（2）探究電流與電阻的關系時，所測得的幾組電流、電壓值如表2所示，
表2

實驗次數	1	2	3
電阻R/Ω	5	10	15
電流I/A	0.6	0.3	0.24

①由于操怍不當，導致一組數據存在錯誤，請判斷第3次實驗的數據存在錯誤．產生錯誤的原因是沒有調節滑動變阻器滑片使電壓表示數保持不變，正確的數據應該是0.2A．
②糾正錯誤以后，該小組用30Ω的電阻替換15Ω的電阻進行了第4次實驗，發現實驗無法進行下去，為完成第4次實驗，同學們提出了下列解決方案，其中正確的是C．
A．將電壓表的量程換為0～15V
B．換成電壓為12V的電源
C．更換最大阻值大于或等于30Ω的滑動變阻器
D．可將定值電阻兩端的電壓調為1.5V．

Answer 1

分析 （1）根據電流表小量程讀數；橫向比較表中數據得出結論；
（2）①探究電流與電阻的關系時，應控制電阻的電壓不變，根據歐姆定律和串聯電路電流的規律，求出第2次實驗中變阻器連入電路中電阻的大小，進而求出第3次實驗中電流的大小并與表中數據比較，找出錯誤的原因，最終根據歐姆定律求出正確 的電流大小；
②根據串聯電路電壓的特點和分壓原理求出變阻器連入電路中的阻值，據此作答．

解答 解：（1）電流表小量程分度值為0.02A，示數為0.3A；
探究電流與電壓的關系時，控制電阻的大小不變，橫向比較表中數據發現，電壓是原來的幾倍，通過電阻的電流變為原來的幾倍，所以得出的結論是：在電阻一定時，通過導體的電流與電壓成正比；
（2）①探究電流與電阻的關系時，應控制不同電阻的電壓不變，由表中第2次實驗數據可知，電壓表示數
U_定=I₂R₂=0.3A×10Ω=3V，根據串聯電路電壓的特點，變阻器的電壓為U_滑=6V-3V=3V，變阻器的電壓等于電壓表的示數，根據分壓原理，變阻器連入電路中的電阻大小等于R₂=10Ω；
第3次實驗中，按表中數據，電流表示數為0.24A，電路的總電阻R=$\frac{U}{{I}_{3}}=\frac{6V}{0.24A}$=25Ω，由串聯電阻的規律，此時變阻器連入電路中的電阻大小為25Ω-15Ω=10Ω，也就是說，做第3次實驗，換上15Ω的電阻時，沒有移動變阻器的滑片使電壓表示數不變（電壓表的示數為U₃=I₃R₃=0.24A×15Ω=3.6V，與前2次電壓表示數3V不同），就直接記錄了電流表的數值；
正確的操作是當換上15Ω的電阻時，移動變阻器的滑片使電壓表示數為3V不變，此時電流表示數應為I₃=$\frac{{U}_{定}}{{R}_{3}}=\frac{3V}{15Ω}$=0.2A；
②因研究電流與電阻的關系實驗時，要保持電壓表示數為3V不變，又電源電壓為6V，所以變阻器分得的電壓為3V，根據分壓原理，變阻器連入電路中的電阻大小應等于定值電阻的大小30Ω，即變阻器的最大阻值至少為30Ω，而現有變阻器的最大阻值為20Ω，所以無法完成實驗，應更換最大阻值大于或等于30Ω的滑動變阻器，選C．
故答案為：（1）0.3；在電阻一定時，通過導體的電流與電壓成正比；
（2）①沒有調節滑動變阻器滑片使電壓表示數保持不變；0.2；
②C．

點評 本題 探究電流與電壓、電阻關系，考查根據數據分析歸納結論的能力、正確的操作過程及對實驗器材的選擇等知識，將計算融入實驗之中，綜合性強，難度較大．