Question

15．探究“電流與電阻的關系”．器材有：滑動變阻器、開關、電源（電壓恒為6V）各一個，電流表、電壓表各一塊，三個定值電阻（10Ω、15Ω、20Ω），導線若干．
表1

電壓U/V	4
電阻R/Ω	20	15	10
電流I/A	0.20	0.28	0.40

表2

電阻R/Ω	10
電壓U/V	2	3	4	5	6
電流I/A	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6

（1）圖甲是小明連接的電路，閉合開關前，滑片應置于B端（選填“A”或“B”）．
（2）閉合開關后，移動滑片，使與電阻（20Ω）并聯的電壓表示數為4V，讀出電流表示數，再分別改接15Ω、10Ω的電阻，重復上述實驗，收集的實驗數據如表1所示．老師告訴小明有一組數據誤差較大，便找來一個5Ω的電阻讓他再測一組數據．當他把5Ω的電阻接入電路時，他應該調節變阻器使電壓表示數仍為4V，但調節時卻發現實驗不能繼續進行了，其原因是電流超過了電流表0-0.6A的量程．改變連接后繼續實驗，當電壓表示數為4V時，電流表示數如圖乙所示，為0.8A．綜合分析數據可得：電壓一定時，I與R成反比．
（3）小明又利用上述實驗器材探究“電流與電壓的關系”，將滑片從一端移到另一端的過程中，收集的實驗數據填入了表2中．分析表2中數據可得：電阻一定時，I與U成正比．分析可知，小明使用的變阻器的最大阻值為20Ω．

Answer 1

分析 （1）在連接電路時，閉合開關前滑片必須處于最大阻值處；
（2）電路中分別接入20Ω、15Ω、10Ω的電阻，實驗能夠正常進行，說明電路是正常的，改接5Ω電阻后，電路不能正常進行，是由于超過了電流表所選的量程；先確定電流表選擇的量程和最小分度值，再讀出電流表的示數；綜合數據分析可知，電壓一定時，導體中的電流和導體的電阻成反比；
（3）電阻一定時，導體中的電流和導體兩端的電壓成正比；

解答 解：
（1）據所學知識可知，在連接電路時，閉合開關前滑片必須處于最大阻值處，即閉合開關前，滑片應置于B端；
（2）若再接入5Ω的電阻時，據I=$\frac{U}{R}$=$\frac{4V}{5Ω}$=0.8A，故實驗不能正常進行，是由于超過了電流表所選的量程；
據上可知，電阻兩端的電壓為4V，電流表應該選擇0～3A量程，所以示數為0.8A；
綜合數據分析可知，電壓一定時，導體中的電流跟導體的電阻成反比；
（3）小明又利用上述實驗器材探究“電流與電壓的關系”，將滑片從一端移到另一端的過程中，收集的實驗數據填入了表2中．分析表2中數據可得：電阻一定時，I與U成正比．
當滑片移到最小阻值處，即接入電路中的電阻為0時，電路中電流I=0.6A，
定值電阻的阻值R=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{0.6A}$=10Ω；
當滑片移到最大阻值處，電路中電流I=0.2A，
電路中的總電阻R_串=$\frac{U}{I′}$=$\frac{6V}{0.2A}$=30Ω，
滑動變阻器的阻值R′=R_串-R=30Ω-10Ω=20Ω；
故答案為：（1）B； （2）電流超過了電流表0-0.6A的量程；   0.8；  I與R成反比；（3）I與U成正比；20．

點評 本題是探究通過電阻的電流與電阻大小的關系實驗，涉及到電路圖的連接、電路故障的分析、滑動變阻器的使用、電流表的讀數、串聯電路的特點、歐姆定律的應用和控制變量法的應用，涉及的知識點較多，要深入理解和熟練掌握．