Question

14．為探究電流與電壓、電阻的關系，兩組同學分別進行了如下的實驗：

（1）第一組同學用如圖1所示的電路研究電流與電阻的關系，他們選后將5Ω、15Ω、25Ω的定值電阻接入電路中A、B兩點間，閉合開關，讀出電流表的示數（如表），由實驗數據可以看出電流I跟電阻R不成反比，該實驗中選錯的器材是與電阻R串聯的保護電阻；請你說出應換用的器材：滑動變阻器，為保證實驗正確進行，還需要的儀器是電壓表．

電阻R/Ω	5	15	25
電流I/A	0.6	0.3	0.2

（2）第二組同學用如圖2所示的電路研究電流與電阻的關系，電源電壓保持不變，開關S閉合后，滑動變阻器的滑片P從a端移至b端，如表記錄的是電流表和電壓表測得的數據，根據表格中的數據可得到的結論是當電阻一定時，導體中的電流與它兩端的電壓成正比．

電壓U/V	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0
電流V/A	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6

（3）第二組同學實驗中，滑動變阻器R的最大阻值是25Ω．

Answer 1

分析 （1）探究電流跟電阻的關系時，采用控制變量法，改變定值電阻的大小，通過移動滑動變阻器的滑片，保持電壓一定，記錄電流大小，從而研究電流跟電阻的關系；
（2）分析表格中數據，得出電流與電壓的正比例關系；
（3）當電路中電流最大時，滑動變阻器的電阻為零，此時定值電阻兩端的電壓等于電源電壓，剛閉合開關時，滑動變阻器的阻值最大，根據電源電壓、電壓表的示數及電流值計算出滑動變阻器的最大阻值．

解答 解：（1）“研究導體中的電流跟導體電阻”的實驗應采取控制變量法，控制電阻R兩端的電壓不變，以5Ω、15Ω和25Ω的定值電阻接入電路，電阻R的改變，使電路A、B兩點間的電壓發生改變，不能滿足電阻R兩端的電壓保持不變的條件，所以實驗數據中電流I與電阻R不成反比；
為了保持電阻R兩端的電壓不變；在電阻R兩端并接上一個電壓表，并將所串聯的定值電阻改為滑動變阻器，通過移動變阻器的滑片使電壓表的示數保持不變．
（2）由表格中數據知，電阻不變，電壓與電流的比值為一定值，可知當電阻一定時，導體中的電流與它兩端的電壓成正比；
（3）由表格中數據知，當剛閉合開關時，變阻器的阻值最大，此時定值電阻兩端的電壓為0.5V，電路中的電流為0.1A；
當滑動變阻器的阻值為零時，定值電阻兩端的電壓為3V，可知電源電壓U=3V；
可知變阻器阻值最大時兩端電壓：U_滑=3V-0.5V=2.5V；
由I=$\frac{U}{R}$可知，滑動變阻器的最大阻值：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{2.5V}{0.1A}$=25Ω．
故答案為：（1）與電阻R串聯的保護電阻；滑動變阻器；電壓表；（2）當電阻一定時，導體中的電流與它兩端的電壓成正比；（3）25．

點評 本題是探究電流與電阻、電壓關系的實驗，考查了對控制變量法的應用及對實驗數據的分析．（3）問是該題的難點，關鍵能夠根據數據確定電源電壓及最大阻值時的電流值，注意應用好歐姆定律．