Question

3．如圖甲是某實(shí)驗(yàn)小組探究“電流與電壓、電阻關(guān)系”的電路圖，使用的實(shí)驗(yàn)器材有：電壓為6V的電源、電流表、電壓表各一個(gè)，開(kāi)關(guān)一個(gè)，5Ω、10Ω、15Ω、30Ω的定值電阻各一個(gè)，規(guī)格為“20Ω 1A”的滑動(dòng)變阻器一個(gè)，導(dǎo)線若干．

（1）請(qǐng)把圖甲中接錯(cuò)的那根導(dǎo)線找出來(lái)打上“×”，再用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線把它改正．
（2）改接好電路后所測(cè)得的幾組電流、電壓值如表1所示．在第2次實(shí)驗(yàn)中，電流表的示數(shù)如圖乙所示，則通過(guò)電阻的電流為0.3A．根據(jù)表1數(shù)據(jù)可得結(jié)論：在電阻一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流與其兩端的電壓成正比．
表1

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	1	2	3
電壓U/V	1.0	1.5	2.0
電流I/A	0.2		0.4

表2

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	1	2	3
電阻R/Ω	5	10	15
電流I/A	0.6	0.3	0.24

（3）探究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，所測(cè)得的幾組電流、電壓值如表2所示，
①由于操作不當(dāng)，導(dǎo)致一組數(shù)據(jù)存在錯(cuò)誤，請(qǐng)判斷第3次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)存在錯(cuò)誤．產(chǎn)生錯(cuò)誤的原因是滑動(dòng)變阻器滑片沒(méi)有調(diào)節(jié)就讀數(shù)了，正確的數(shù)據(jù)應(yīng)該是0.2A．
②糾正錯(cuò)誤以后，該小組用30Ω的電阻替換15Ω的電阻進(jìn)行了第4次實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)無(wú)論怎樣移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，電壓表的示數(shù)始終無(wú)法達(dá)到3V．請(qǐng)你找出一種可能的原因滑動(dòng)變阻器的最大阻值較小．

Answer 1

分析 （1）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)注意將電壓表與電阻并聯(lián)，變阻器串聯(lián)在電路中；
（2）看清量程和分度值讀出電流表的示數(shù)；探究電流與電壓關(guān)系時(shí)，保持電阻不變，分析表中數(shù)據(jù)得出結(jié)論；
（3）①探究電流與電阻關(guān)系時(shí)，要保持電壓一定，分析表中數(shù)據(jù)得出結(jié)論；
②根據(jù)滑動(dòng)變阻器分壓和串聯(lián)電路電流相等特點(diǎn)分析解答．

解答 解：
（1）由圖知，變阻器與電阻并聯(lián)，且電壓表串聯(lián)在電路中了，應(yīng)將電壓表與電阻并聯(lián)，故做如下圖更改：

（2）電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.3A，分析表一數(shù)據(jù)可知，當(dāng)電阻一定時(shí)，導(dǎo)體中電流與其兩端電壓成正比；
（3）①當(dāng)接入電阻R₂=10Ω時(shí)，電路中的電流為I₂=0.3A，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入的阻值為R=$\frac{U-{U}_{2}}{{I}_{2}}=\frac{6V-3V}{0.3A}$=10Ω，將R₂換為R₃=15Ω時(shí)，滑動(dòng)變阻器滑片位置不動(dòng)，此時(shí)電流中的電流為I=$\frac{U}{R+{R}_{3}}=\frac{6V}{10Ω+15Ω}$=0.24A，故第3次實(shí)驗(yàn)時(shí)，沒(méi)有移動(dòng)滑片就讀電流表示數(shù)了，由于電壓一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流與其電阻成反比，故應(yīng)該為0.2A；②糾正錯(cuò)誤以后，該小組用30Ω的電阻替換15Ω的電阻進(jìn)行了第4次實(shí)驗(yàn)，
當(dāng)R₄=30時(shí)，由于保持電阻兩點(diǎn)電壓為U_R=3V不變，則滑動(dòng)變阻器兩端分的電壓為U′=U-U_R=6V-3V=3V，
此時(shí)電流為I_R=I′=$\frac{{U}_{R}}{{R}_{4}}$=$\frac{3V}{30Ω}$=0.1A，則滑動(dòng)變阻器需要接入的阻值為：R′=$\frac{U′}{I′}$=$\frac{3V}{0.1A}$=30Ω＞20Ω，此時(shí)滑動(dòng)變阻器的阻值不能滿足要求，故應(yīng)換用以更大阻值的變阻器．
故答案為：
（1）見(jiàn)上圖；（2）0.3；在電阻一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流與其兩端的電壓成正比；
（3）①3；滑動(dòng)變阻器滑片沒(méi)有調(diào)節(jié)就讀數(shù)了；0.2A；②滑動(dòng)變阻器的最大阻值較小．

點(diǎn)評(píng) 此題為實(shí)驗(yàn)中最為典型的探究電流與電壓、電阻關(guān)系的實(shí)驗(yàn)題，該題關(guān)鍵難點(diǎn)是分析第三次實(shí)驗(yàn)電流表示數(shù)錯(cuò)誤原因，要充分把握電壓一定．