Question

3．某小組同學在探究電流與電壓、電阻的關(guān)系．
實驗器材：電源（電壓恒為4.5 V），電流表、電壓表各一只，開關(guān)一個，六個定值電阻（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω、30Ω），一個滑動變阻器（50Ω 1A），導(dǎo)線若干．實驗過程：
（1）小明按圖連接完電路最后一根導(dǎo)線時，燈泡發(fā)出耀眼的光并很快熄滅．
上述現(xiàn)象產(chǎn)生的原因可能是①連接電路過程中開關(guān)沒有斷開；②滑動變阻器的滑片沒有移到最大阻值處．
（2）小明改正錯誤后繼續(xù)實驗，通過改變定值電阻R兩端的電壓，測得電流、電壓的值如表．可以得出：當導(dǎo)體的電阻一定時，通過導(dǎo)體的電流與其兩端電壓成正比．實驗中他選擇的電阻是10Ω

電壓U/V	1.2	1.6	2.0	2.4	2.8	3.0
電流I/A	0.12	0.16	0.20	0.24	0.28	0.3

變阻器連入電路的阻值沒有調(diào)到最大值（或電壓表選用的量程太�。�
（3）小紅想探究“導(dǎo)體兩端的電壓一定時，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比”的實驗．小紅先將5Ω的電阻連入電路中，閉合開關(guān)，移動滑片，使與電阻并聯(lián)的電壓表的示數(shù)為1.5V，并記下電流值；再分別改接10Ω、15Ω、20Ω、25Ω、30Ω的電阻，重復(fù)上述的實驗．
①實驗中，小紅多次移動變阻器滑片的目的是保持電阻兩端電壓不變；
②當把5Ω的電阻換為10Ω后，為了保持定值電阻兩端的電壓不變，應(yīng)使變阻器連入的阻值變大（選填“保持不變”、“變大”或“變小”）．
③在1.5V的控制電壓下實驗，小紅所選電阻中有一個不能完成實驗，該電阻是30Ω．

Answer 1

分析 （1）為保護電路，①連接電路時開關(guān)要斷開，②滑動變阻器的滑片要調(diào)到使連入電阻最大的位置；
（2）分析表格中的數(shù)據(jù)結(jié)合控制變量法得出實驗結(jié)論，然后歐姆定律結(jié)合表格中任意一組數(shù)據(jù)求出定值電阻的阻值；
（3）①在探究電流與電阻關(guān)系時，應(yīng)移動滑片保持電阻兩端電壓不變．
②將5Ω的電阻換成了10Ω的電阻時，電路中的總電阻變大，它兩端的電壓也隨之變化，為保證電阻兩端的電壓變?yōu)樵瓉淼闹�，根�?jù)串聯(lián)電路的分壓關(guān)系去調(diào)節(jié)即可；
③由串聯(lián)電路特點求出滑動變阻器兩端電壓，由歐姆定律求出滑動變阻器接入電路的阻值最大時電路中的電流，然后根據(jù)歐姆定律判斷定值電阻的最大值．

解答 解：（1）連接好最后一根導(dǎo)線，燈泡立即發(fā)出明亮耀眼的光并很快熄滅，說明①連接電路時開關(guān)沒有斷開，②滑動變阻器的滑片沒調(diào)到使連入電阻最大的位置；
（2）由表格數(shù)據(jù)可知，電流變化的倍數(shù)與電壓變化的倍數(shù)相等，故可得結(jié)論：當導(dǎo)體的電阻一定時，通過導(dǎo)體的電流與其兩端電壓成正比；
探究電流與電壓之間的關(guān)系時，應(yīng)控制定值電阻的阻值不變，由表格數(shù)據(jù)可知，當U=1.2V，I=0.12A，故R=$\frac{U}{I}$=$\frac{1.2V}{0.12A}$=10Ω．
（3）①實驗過程中，更換電阻后，移動滑片保持電阻兩端電壓不變．
②將5Ω的電阻換成了10Ω的電阻時，串聯(lián)電路的總電阻變大，根據(jù)歐姆定律可知電路中電流減小，滑動變阻器分得的電壓減小，電阻分得的電壓變大，所以根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點需要調(diào)節(jié)滑動變阻器使接入電路的電阻變大；
③由題意知，電阻兩端電壓U_R=1.5V，滑動變阻器兩端電壓U_滑=U-U_R=4.5V-1.5V=3V，
當滑動變阻器接入電路的阻值為最大時R_滑=50Ω，電路電流I=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{滑}}$=$\frac{3V}{50Ω}$=0.06A時，滑動變阻器接入電路的阻值R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3V}{0.1A}$=30Ω＞20Ω，
因此定值電阻的最大值R=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{1.5V}{0.06A}$=25Ω＜30Ω，
所以所選的30Ω電阻中完成不了實驗．
故答案為：（1）①連接電路過程中開關(guān)沒有斷開；②滑動變阻器的滑片沒有移到最大阻值處；（2）正比；10；（3）①保持電阻兩端電壓不變；②變大；③30．

點評 本題考查了根據(jù)實物圖畫電路圖、對實驗數(shù)據(jù)的處理能力、電路現(xiàn)象的判斷、滑動變阻器的使用，關(guān)鍵是能結(jié)合控制變量法分析實驗數(shù)據(jù)判斷猜想是否正確和判斷滑動變阻器的作用．