Question

20．如圖所示是“探究通過(guò)導(dǎo)體的電流與電壓、電阻的關(guān)系”的電路圖．所用實(shí)驗(yàn)器材是：電源（電壓6V不變）、電流表（0～0.6A），電壓表（0～3V）、電阻箱（0～999.9Ω）、滑動(dòng)變阻器（40Ω 2A）、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干．
表一：

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	電壓U/V	電流I/A
1	1.2	0.20
2	1.8	0.30
3	2.4	0.40

表二：

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	電阻R/Ω	電流I/A
1	5	0.40
2	10	0.20
3	20	0.10

（1）探究電流與電壓的關(guān)系時(shí)，所測(cè)得的幾組電流、電壓值見(jiàn)表一，分析表中數(shù)據(jù)可以得出的結(jié)論是：在電阻一定時(shí)，電流與電壓成正比．
（2）探究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，改變接入電路中的阻值，應(yīng)調(diào)節(jié)電阻箱改變接入電路中的阻值，并調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電壓表的示數(shù)保持相同，讀出電流值，所測(cè)得幾組數(shù)據(jù)見(jiàn)表二．
（3）就本實(shí)驗(yàn)所用器材，在探究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，若保持電阻箱兩端的電壓為2V，為完成實(shí)驗(yàn)，電阻箱可接入電路的阻值是3.3Ω（保留一位小數(shù)）至20Ω．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)表中電流和電壓的數(shù)值分析；
（2）探究電流與電阻的關(guān)系，需保持電壓不變；根據(jù)變阻箱和滑動(dòng)變阻器的作用確定調(diào)節(jié)的對(duì)象；
（3）先判斷當(dāng)電路中電流最大時(shí)，電阻箱接入電路的阻值最��；當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值最大時(shí)，電阻箱接入電路的阻值最大．分別利用歐姆定律的基本公式及其變形公式進(jìn)行解答．

解答 解：（1）由表格中的數(shù)據(jù)分析得，電阻不變，電壓增大為原來(lái)的幾倍，電流就增大為原來(lái)的幾倍，可得當(dāng)導(dǎo)體的電阻一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比．
（2）此實(shí)驗(yàn)通過(guò)調(diào)節(jié)電阻箱來(lái)改變接入電路中的電阻，通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電阻兩端的電壓不變．
（3）電流表的示數(shù)不能超過(guò)0.6A，即最大電流為0.6A；因?yàn)殡娮柘鋬啥说碾妷簽?V，所以R_最小=$\frac{U}{{I}_{最大}}$=$\frac{2V}{0.6A}$≈3.3Ω；
根據(jù)題意，當(dāng)電流表的示數(shù)為0.6A時(shí)，便是電阻箱的最小阻值；
根據(jù)分壓原理，電壓的分配與電阻成正比，$\frac{{U}_{表}}{{R}_{定}}$=$\frac{U-{U}_{表}}{{R}_{滑}}$，即$\frac{6V-{U}_{表}}{{U}_{表}}$=$\frac{{R}_{滑}}{{R}_{定}}$，
整理得：$\frac{6V}{{U}_{表}}$-1=$\frac{{R}_{滑}}{{R}_{定}}$    ①，
因U_表保持不變，由①式知，因方程左邊為定值，電阻箱連入電路中的電阻隨變阻器連入電路中的電阻變大而變大，當(dāng)變阻器的最大電阻40Ω連入電路時(shí)，電阻箱連入電路中的電阻最大，
將已知量代入①式得：$\frac{6V}{2V}$-1=$\frac{40Ω}{{R}_{定大}}$，故R_定大=20Ω；
即為能完成實(shí)驗(yàn)，電阻箱可接入電路的阻值范圍是3.3Ω至20Ω．
故答案為：（1）在電阻一定時(shí)，電流與電壓成正比；（2）電阻箱；滑動(dòng)變阻器；（3）3.3；20．

點(diǎn)評(píng) 此題探究通過(guò)導(dǎo)體的電流與電壓、電阻的關(guān)系，考查分析數(shù)據(jù)歸納結(jié)論的能力、控制變量法的應(yīng)用、及串聯(lián)電路的規(guī)律、歐姆定律、電功率公式的靈活運(yùn)用，為實(shí)驗(yàn)的壓軸題，難度較大．