Question

18．小航同學在做“探究電流與電阻的關系”實驗時，他設計了如圖甲所示的電路，先將5Ω的電阻R接入電路，電路連接完全正確，滑片P滑至阻值最大處后，閉合開關S就直接讀出了電流表的示數，并把數據記錄在表格中．然后再分別用10Ω和20Ω的電阻替換5Ω電阻，重復上述操作．

（1）請你說出小航在實驗中存在的錯誤是更換電阻后，沒有移動滑片位置使電壓表示數保持不變．
（2）小航改正錯誤后重新進行實驗，得到的數據如下表所示，根據表中實驗數據得到的結論是在電壓一定時，電流和電阻成反比．

物理量 實驗次數	電阻 R/Ω	電流 I/A
1	5	0.48
2	10	0.24
3	20	0.12

（3）小航發現有一個小燈泡，用這個小燈泡替換20Ω的電阻后，繼續進行實驗．用電表測得示數如圖乙所示，此時小燈泡的阻值是8Ω．
（4）在實驗時，先用5歐的定值電阻進行實驗，使電壓表的示數為2.4V，再換用10歐的定值電阻時，某同學沒有改變滑動變阻器滑片的位置，合上開關后，電壓表的示數將大于2.4V（選填“大于”、“小于”或“等于”）．此時應向右（選填“右”或“左”）調節滑片，使電壓表的示數仍為2.4V．

Answer 1

分析 （1）在研究電流與電阻的關系時，應該控制電阻兩端的電壓不變，是通過移動滑動變阻器的滑片實現的；
（2）縱向比較表中數據得出結論；
（3）找出電表選擇的量程和相應的分度值，根據指針的位置讀出兩表的示數，利用電阻的計算公式R=$\frac{U}{I}$計算出電阻；
（4）根據分壓原理判斷電壓表示數的變化，在研究電流與電阻的關系時，應該控制電阻兩端的電壓不變，根據串聯電路電壓的規律和分壓原理確定滑片移動的方向．

解答 解：（1）小航在做“探究電流與電阻的關系”實驗時，將滑片P滑至阻值最大處后，閉合開關S就直接讀出了電流表的示數，這種操作是錯誤的．要探究電流與電阻的關系，必須通過移動滑動變阻器的滑片，來控制電阻兩端的電壓不變．所以，實驗中存在的錯誤是：更換電阻后，沒有移動滑片位置使電壓表示數保持不變；
（2）從小航正確操作后記錄的數據來看，每次實驗的電壓值是相同的為U=RI=5Ω×0.48A=2.4V，電阻為原來的幾倍，通過的電流為為原來的幾分之一，所以得出的結論：在電壓一定時，電流和電阻成反比；
（3）電壓表選擇的是0～3V量程，分度值為0.1V，讀數為2.4V；電流表選擇的是0～0.6A量程，分度值為0.02A，因此讀數0.3A；所以小燈泡的電阻為R=$\frac{U}{I}=\frac{2.4V}{0.3A}$=8Ω．
（4）先用5歐的定值電阻進行實驗，使電壓表的示數為2.4V，換上較大的電阻時，根據分壓原理，定值電阻的電壓變大，即電壓表示將大于2.4V；因要保持電壓表示數不變，所以要減小電壓表示數，增大變阻器分得的電壓，根據分壓原理，應增大變阻器連入電路中的電阻大小，即滑片向右移動．
故答案為：（1）更換電阻后，沒有移動滑片位置使電壓表示數保持不變；　　　　　　　　　　　　 
（2）電壓一定時，電流與電阻成反比；　　　　　　　　 
（3）8Ω；
（4）大于； 右．

點評 本題探究電流與電阻的關系，考查正確的操作過程、分析數據歸納結論的能力、電阻大小的計算、控制變量法等知識，屬于中等難度的題目．