Question

【題目】實驗小組在探究“電流大小與哪些因素有關(guān)”的實驗中，老師提供的實驗器材有：電源（電壓恒為4.5Ⅴ)，電流表、電壓表各一個，開關(guān)一個，四個定值電阻(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω)，兩只滑動變阻器(規(guī)格分別為“20Ω2A”、“50Ω1A”)，導線若干。

（1）請根據(jù)如圖甲的電路圖用筆畫線將如圖乙實物圖連接完整_____(注意電表的量程選擇)。

（2）閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)電流表有示數(shù)，電壓表無示數(shù)，則故障原因可能是_______．

（3）小明排除故障后,在a、b間先接入5Ω的電阻，閉合開關(guān)，移動滑片P，使電壓表的示數(shù)為1.5Ⅴ，并記下相應(yīng)的電流值；再改接10Ω的電阻，此時滑片P應(yīng)向 ________(選填“E”或“F”)端移動，小李移動變阻器滑片P的目的是：__________________________ 。

（4）小明為完成用四個定值電阻進行實驗，他應(yīng)選擇的滑動變阻是_________。他這樣選擇的理由是：_________________________________________________。

（5）小李排除故障后，通過實驗得到數(shù)據(jù)如表1所示，根據(jù)數(shù)據(jù)，可得出結(jié)論： _______________________________________________________．

（6）小李在探究電流與電阻的關(guān)系時，將電阻R先后更換為5Ω和15Ω的電阻進行實驗，得到的數(shù)據(jù)如表2所示，通過分析表2的數(shù)據(jù)可知，實驗小組在操作過程中存在的錯誤是：______________________________________________．

Answer 1

【答案】 定值電阻（a、b間）短路了 F 保持定值電阻兩端的電壓為1.5V不變 “50Ω1A” 當a、b間接入20Ω的電阻時，為使電壓表的示數(shù)為1.5Ⅴ滑動變阻器接入電路中的電阻值是40Ω（若選用規(guī)格為“20Ω2A”的滑動變阻器,無論怎樣移動滑片P,電壓表的示數(shù)始終無法達到1.5V.） 在電阻一定時， 導體中的電流與導體兩端的電壓成正比 更換電阻后，沒有移動滑動變阻器的滑片，使電阻兩端的電壓不變

【解析】（1）由圖乙知道，電壓表的量程為0-3V，已知定值電阻最小為5Ω，故電路中的最大電流I=U/R=3V/5Ω=0.6A，所以電流表的量程應(yīng)為0～0.6A，故將電流表“0.6A”的接線柱與開關(guān)的右接線柱相連，“-”接線柱與電阻的b接線柱相連，如圖所示：

（2）電流表有示數(shù)，說明電路是通路，電壓表無示數(shù)，說明電壓表被短路，所以該故障的可能是定值電阻發(fā)生了短路；

（3）將5Ω的電阻換成了10Ω的電阻時，串聯(lián)電路的總電阻變大，則電路中電流變小，滑動變阻器分得的電壓變小，電阻分得的電壓變大；要探究電流和電阻之間關(guān)系，必須保持電阻兩端的電壓不變，即與電阻并聯(lián)的電壓表示數(shù)不變，所以應(yīng)調(diào)節(jié)滑片向F移動，增大滑動變阻器接入電路的電阻（增大變阻器分得的電壓），使電壓表的示數(shù)減小為1.5V時，然后讀取電流表示數(shù)，所以小李移動變阻器滑片P的目的保持定值電阻兩端電壓為1.5V不變；

（4）當20Ω的電阻接入電路時，電路中的電流I=UR/R=1.5V/20Ω=0.075A；

此時滑動變阻器兩端電壓U滑 =U-UR =4.5V-1.5V=3V；

滑動變阻器接入電路的阻值：R=U滑/I=3V/0.075A=40Ω，

所以，當20Ω的電阻接入a、b間時，為了使電壓表的示數(shù)為1.5V，滑動變阻器接入電路中的阻值是40Ω；當選用規(guī)格為“20Ω，2A”滑動變阻器，無論怎樣移動滑片P，電壓表的示數(shù)始終無法達到1.5V，所以需要選擇“50Ω 1A”的滑動變阻器；

（5）由表中實驗數(shù)據(jù)可知，在電阻一定時，通過導體的電流與導體兩端的電壓成正比；

（6）根據(jù)表中的數(shù)據(jù)知道，當電阻由5Ω改為15Ω時，電阻變?yōu)樵瓉淼?/span>3倍，電流由0.3A變?yōu)?/span>0.15A，電流變?yōu)樵瓉淼?/span>1/2，故得出電流與電阻不成反比的結(jié)論，出現(xiàn)錯誤的原因是：更換電阻時，沒有移動滑動變阻器的滑片，使電阻兩端的電壓不變。