Question

19．如圖甲所示，是某班物理小組的同學們在探究“電流與電阻的關(guān)系”時連接的電路．電源電壓恒為3V，滑動變阻器上標有“20Ω  2A”字樣，現(xiàn)有阻值分別為10Ω，15Ω，20Ω，45Ω的定值電阻四個．

（1）圖甲所示的電路是按照事先設(shè)計的電路圖來連接的，但小組中的小明同學在設(shè)計實驗電路時只畫出了一部分電路圖，如圖乙所示，請你根據(jù)圖甲的電路連接情況在虛線框內(nèi)幫助小明同學把電路圖補充完整．
（2）讓10Ω電阻接入電路，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器，讀出電流表示數(shù)，記錄數(shù)據(jù)于下表中；
（3）將10Ω電阻換成15Ω電阻，閉合開關(guān)，此時應(yīng)將滑動變阻器的滑片向右（選填“左”或“右”）移動，當觀察到電壓表示數(shù)為1.8V時，記錄電流表示數(shù)；
（4）再將15Ω電阻分別換成20Ω和45Ω的電阻，重復(fù)步驟（3）；
（5）實驗中記錄關(guān)于定值電阻和電流表的多組數(shù)據(jù)如下表所示．在分析數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上得出正確結(jié)論是：在電壓不變時，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比；．
（6）實驗結(jié)柬后小組還與老師進行了交流，老師分析表中數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)有一組數(shù)據(jù)是編造的，請你指出第4組數(shù)據(jù)是編造的，理由是通過計算，若完成第四組實驗數(shù)據(jù)，要求滑動變阻器的電阻應(yīng)調(diào)節(jié)到30Ω，大于現(xiàn)有滑動變阻器的最大電阻值．
（7）學習了歐姆定律后，小組的同學們發(fā)現(xiàn)該實驗裝置還可以用來測量電阻的阻值，實驗時也需要利用滑動變阻器進行多次測量，你認為在這兩個實驗中多次測量的目的是不同（選填“相同”或“不同”）的．

實驗次	定值電阻（Ω）	電流表示數(shù)（A）
1	10	0.18
2	15	0.12
3	20	0.09
4	45	0.01

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實物圖畫出對應(yīng)的電路圖；
（3）由歐姆定律求出電壓表的數(shù)，根據(jù)分壓原理確定電壓表的示數(shù)變化，探究“電流與電阻的關(guān)系時，應(yīng)保持不同電阻的電壓不變，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律和分壓原理判斷滑片移動的方向；
（5）縱向比較表中前3組數(shù)據(jù)得出結(jié)論；
（6）根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律和分壓原理，求出當定值電阻為45Ω時，變阻器最大阻值至少為多少，并與現(xiàn)有變阻器的規(guī)格作比較；
（7）根據(jù)兩個實驗中多次測量的目的分析作答．

解答 解：（1）根據(jù)實物圖畫出對應(yīng)的電路圖，各元件先后順序不變，如下圖所示；

（3）由表格數(shù)據(jù)可知，在第1次實驗中，電壓表的示數(shù)為U=IR=0.18A×10Ω=1.8V，
將10Ω電阻換成15Ω電阻時，根據(jù)分壓原理可知，電壓表示數(shù)將增大，為保持電壓表示數(shù)不變（應(yīng)使電壓表示數(shù)減小為原來的電壓值），根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，應(yīng)增大變阻器分得的電壓，應(yīng)增大變阻器連入電路中的電阻大小，即滑片向右移動，直到電壓表示數(shù)為1.8V；
（5）縱向比較表中前3組數(shù)據(jù)可知，電阻增大為原來的幾倍，通過的電流減小為原來的幾分之一，所以得出的結(jié)論是：在電壓不變時，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比；
（6）因電壓表示數(shù)為1.8V保持不變，所以，變阻器要分得的電壓為3V-1.8V=1.2V的電壓，變阻器的電壓為定值電阻的$\frac{1.2V}{1.8V}=\frac{2}{3}$，根據(jù)分壓原理，變阻器連入電路中的電阻為$\frac{2}{3}$R_定最大=$\frac{2}{3}$×45Ω=30Ω，即變阻器的最大阻值至少為30Ω，而現(xiàn)有變阻器的最大阻值為20Ω，所以使用45Ω的定值電阻，在現(xiàn)有條件下是無法完成實驗的，所以第4組數(shù)據(jù)是編造的；
（7）探究“電流與電阻的關(guān)系”時，多次測量是為了得出具有普遍性的規(guī)律，避免實驗的偶然性；而測量電阻的實驗中，多次測量是為了取平均值減小誤差，所以兩個實驗多次測量的目的是不同的．
故答案為：（1）如上圖所示；
（3）右； 1.8；
（5）在電壓不變時，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比；
（6）4；通過計算，若完成第四組實驗數(shù)據(jù)時，要求滑動變阻器的電阻應(yīng)調(diào)節(jié)到30Ω，大于滑動變阻器的最大電阻值；
（7）不同．

點評 本題探究電流與電阻的關(guān)系，考查電路的設(shè)計、操作過程、分析數(shù)據(jù)歸納結(jié)論、對實驗器材的要求及對多次測量目的不同的分析等知識，屬于中考的熱點問題，要準確掌握．