Question

【题目】小彬用如图甲所示的实验器材探究“电流与电阻的关系”．电源电压恒为3V，滑动变阻器上标有“20Ω 2A”字样，阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω、50Ω的定值电阻各一个．
（1）请你用笔画线代替导线，把图甲所示的实验电路补充完整．
（2）小彬5Ω定值电阻接入电路后，闭合开关，发现电流表有示数而电压表无示数，则电路中的故障可能是（写出一种）；排除故障后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片P，使电流表的示数如图乙所示，此时电路中的电流为A．
（3）将5Ω定值电阻换成10Ω定值电阻，闭合开关，为了保持表的示数不变，应将滑动变阻器的滑片P向（选填“A”或“B”）移动，记录此时各表的示数．
（4）将10Ω定值电阻换成20Ω定值电阻，重复步骤（3）． 实验记录的多组数据如表所示．分析数据可得出结论：当电压一定时，通过导体中的电流与电阻成比．

实验次数	定值电阻（Ω）	电流表示数（A）
1	5
2	10	0.18
3	20	0.09

（5）实验结束后，小彬问老师在此实验中能否换用50Ω的定值电阻进行实验？老师指导小彬分析了不能更换的原因．你认为其原因是 ．

Answer 1

【答案】
（1）解：如图所示：

（2）定值电阻R1短路；0.36
（3）电压；A
（4）反
（5）滑动变阻器最大阻值太小
【解析】解：（1）由于电源电压为3V，所以应选择0～3V的量程，电压表与电阻并联；滑动变阻器已接了下面一个接线柱，可再接上面任意一个接线柱，如下图所示： ；（2）经上面的分析，电流表有示数而电压表无示数，则电路中的故障可能是定值电阻R1短路而导致电压表与导线并联了；由乙图知，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.36A；（3）将5Ω电阻换成10Ω后，根据分压原理，电压表的示数会变大，要保持电压表示数不变，根据串联电路电压的规律，应增大变阻器分得的电压，根据分压原理，应该增大滑动变阻器连入电路中的阻值，即应将滑动变阻器的滑片P向A移动，使电压表仍为原来的示数不变；（4）由表中数据，根据欧姆定律有U=IR=0.36A×5Ω=0.18A×10Ω=0.09A×20Ω=1.8V，纵向比较表中数据，电阻为原来的几倍，通过的电流为原来的几分之一，所以得出的结论是：当电压一定时，通过导体中的电流与电阻成反比；（5）因电压表示数保持1.8V不变，变阻器分得的电压U滑=3V﹣1.8V=1.2V，变阻器分得的电压是定值电阻电压的 ，根据分压原理，变阻器连入电路中的阻值为R滑= ×50Ω=33.3Ω，即为完成实验，变阻器的最大阻值至少为33.3Ω，大于现有变阻器的最大阻值，所以不能完成这个实验．
所以答案是：（1）如图所示；（2）定值电阻R1短路；0.36；（3）电压；A；（4）反；（5）滑动变阻器最大阻值太小．
【考点精析】解答此题的关键在于理解欧姆定律及其应用的相关知识，掌握欧姆定律的应用： ① 同一个电阻，阻值不变，与电流和电压无关 但加在这个电阻两端的电压增大时，通过的电流也增大．（R=U/I） ② 当电压不变时，电阻越大，则通过的电流就越小．（I=U/R） ③ 当电流一定时，电阻越大，则电阻两端的电压就越大．（U=IR）．