Question

15．小明要探究“通過(guò)導(dǎo)體的電流與電壓、電阻的關(guān)系”，器材有：滑動(dòng)變阻器三個(gè)（規(guī)格分別為：R₁“50Ω2A”、R₂“30Ω1.5A”、R₃“20Ω 1A”）、開(kāi)關(guān)、電源（電壓恒為12V）各一個(gè)，電流表、電壓表各一只，四個(gè)定值電阻（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω），導(dǎo)線若干．

電阻R/Ω	20	15	10
電流I/A	0.2	0.28	0.4

①左圖是小明連接的實(shí)物電路，圖中有一根導(dǎo)線連接錯(cuò)誤，請(qǐng)你在連接錯(cuò)誤的導(dǎo)線上打“×”并補(bǔ)畫(huà)出正確的連線．
②小明進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，測(cè)得數(shù)據(jù)如表所示．小明是探究電流與電阻的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)中電阻兩端電壓為4V，小明又選用了一個(gè)5Ω的電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)不能正常進(jìn)行，其原因是電路中電流超過(guò)電流表量程．分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得結(jié)論：當(dāng)導(dǎo)體兩端電壓一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體電阻成反比．
③實(shí)驗(yàn)中小明選擇的變阻器為R₁（選填“R₁”、“R₂”或“R₃”）．

Answer 1

分析 ①實(shí)驗(yàn)中應(yīng)將電阻串聯(lián)在電路中，并將電壓表與電阻并聯(lián)；
②當(dāng)被研究問(wèn)題受多個(gè)因素影響時(shí)，研究問(wèn)題和某一個(gè)因素的關(guān)系時(shí)要控制其他因素一定，這種方法叫控制變量法；分析表中變化量和不變的量，得出電流與電阻之積大小關(guān)系，確定研究目的；
由歐姆定律求出此時(shí)電流與電流表量程比較；
根據(jù)電流與電阻之積大小關(guān)系得出結(jié)論；
③根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律得到變阻器分得的電壓，由分壓原理確定當(dāng)最大電阻連入電路時(shí)變阻器的最大電阻至少為多少．

解答 解：①原電路中，電阻R和電壓表均被短路了，R應(yīng)串聯(lián)在電路中，電壓表測(cè)R的電壓，修改后如下所示：

②小明進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，測(cè)得數(shù)據(jù)如表所示，由表中數(shù)據(jù)可知，考慮到誤差因素，電流與電阻的積：
U=IR=0.2A×20Ω=4V=定值，即控制電壓不變，改變電阻大小，記下對(duì)應(yīng)的電流的變化，小明是探究電流與電阻的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)中電阻兩端電壓為4V，小明又選用了一個(gè)5Ω的電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，根據(jù)歐姆定律，此時(shí)電路中的電流：
I=$\frac{U}{R}=\frac{4V}{5Ω}$=0.8A＞0.6A，大于電流表的量程，故不能正常進(jìn)行；因電流與電阻之積為定值，分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得結(jié)論：在電壓不變時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比．
③電源電壓為12V，實(shí)驗(yàn)中電阻兩端電壓為4V，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，變阻器分得的電壓：
U_滑=U-U_表=12V-4V=8V，變阻器的電壓為電壓表示數(shù)的$\frac{8V}{4V}$=2倍，當(dāng)接入20Ω的電阻時(shí)，
根據(jù)分壓原理，變阻器連入電路中的電阻為：
2×20Ω=40Ω，即變阻器的最大阻值至少為40Ω，實(shí)驗(yàn)中小明選擇的變阻器為 R₁．
故答案為：①如上所示；
②電阻；4；電路中電流超過(guò)電流表量程；當(dāng)導(dǎo)體兩端電壓一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體電阻成反比；
③R₁．

點(diǎn)評(píng) 本題通過(guò)導(dǎo)體的電流與電壓、電阻的關(guān)系，考查電路的連接、控制變量法的運(yùn)用、數(shù)據(jù)分析及電流表使用注意事項(xiàng)及對(duì)器材的要求，綜合性較強(qiáng)．