Question

14．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．
（1）圖甲是小明連接的實物電路，圖中有一根導線連接錯誤，請你在連接錯誤的導線上打“×”并補畫出正確的連線．

（2）電路連接正確后，閉合開關前，滑片應置于A（選填“A”或“B”）端．
（3）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，若要使電壓表示數仍為4V，則實驗不能繼續進行，其原因是電路中的電流超過了電流表所選的量程．改變連接后，當電壓表示數仍為4V時，電流表示數為0.8A（如圖乙所示）．
綜合分析數據可得：電壓一定時，導體中的電流跟導體的電阻成反比．
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

【拓展】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，將收集的實驗數據填入了表2中．
（1）分析表2中數據可得：電阻一定時，導體中的電流跟導體兩端的電壓成正比．
（2）分析可知，小明使用的變阻器的最大阻值為20Ω．

Answer 1

分析 （1）本實驗中電阻R、滑動變阻器、電流表組成串聯電路，電壓表并聯在R兩端，從這些方面檢查錯誤，并修改；
（2）閉合開關前，滑片應置于最大值處；
（3）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；電阻一定時，導體中的電流和導體兩端的成正比．

解答 解：（1）由圖1可知，R與電壓表被導線短路了，只改動一根線，修改情況如下圖所示：

（2）為保護電路，閉合開關前，滑片應置于最大值A端；
（3）若再接入5Ω的電阻時，電阻兩端的電壓為4V，電流為I=$\frac{U}{R}$=$\frac{4V}{5Ω}$=08A，超過了電流表所選的量程，實驗不能正常進行；
電流表選擇0～3A量程，分度值0.1A，所以示數為0.8A；綜合數據分析可知，電流與導體電阻的乘積是定值，由此可得：電壓一定時，導體中的電流跟導體的電阻成反比．
拓展：
（1）分析表2中數據可知，電壓增大幾倍，電流也增大幾倍，故可得到結論：電阻一定時，導體中的電流跟導體兩端的電壓成正比；
（2）當滑片移到最大阻值處，電路中電流I=0.2A，滑動變阻器兩端的電壓為U=6V-2V=4V，滑動變阻器的阻值為R_滑=$\frac{U}{I}$=$\frac{4V}{0.2A}$=20Ω．
故答案為：（1）如上圖；（2）A； （3）超過了電流表所選的量程；0.8A；導體中的電流跟導體的電阻成反比；拓展：（1）導體中的電流跟導體兩端的電壓成正比；（2）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．