Question

12．小聪实验小组用如图所示的电路“探究电流与电压、电阻的关系”．
（1）请用笔画线代替导线将实验电路补充完整，要求滑片P向右移动时电流表示数变大；
（2）小聪利用连接好的电路探究电流与电压的关系，得到如表的数据，分析表中的数据可以得到的结论是：电阻不变，导体中的电流与它两端的电压成正比．

实验次数	电压U/V	电流I/A
1	0.5	0.1
2	1.0	0.2
3	1.5	0.3
4	2.0	0.4

（3）为了研究“电流与电阻的关系”，小聪选择了5Ω、10Ω、15Ω、20Ω等四个定值电阻进行实验，他首先将5Ω的电阻接入电路，闭合开关移动滑片，使电压表示数为2V，并记录了相应的电流值；然后断开开关，将5Ω的电阻换成10Ω电阻，则他接下来需要进行的操作是将滑片移至最大阻值处，闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表的示数为2V，并记录电流表的示数．
（4）老师在实验桌上准备了“20Ω，2A”和“40Ω，1A”两种规格的滑动变阻器和电压恒为4.5V的电池组，为了能够完成题（3）中的四次实验，小聪需要选择“40Ω，1A”滑动变阻器，小聪选择的理由是当R=20Ω时，所需滑动变阻器的阻值为25Ω，选用“20Ω，2A”的滑动变阻器不能满足要求，应选择“40Ω，1A”的滑动变阻器．

Answer 1

分析 （1）根据题意将电流表和滑动变阻器串联在电路中，电压表与电阻并联，注意量程和正负接线柱的接法及滑动变阻器下面接线柱的确定；
（2）分析表格中数据，得出电流与电压的正比例关系；
（3）要探究电流和电阻的关系，需保持电阻两端的电压不变；
（4）根据串联电路的规律及欧姆定律，计算出电阻值为20Ω时滑动变阻器的阻值，从而确定其规格．

解答 解：（1）根据题意，将电流表串联在电路中，可选择0～0.6A的量程；将电压表与电阻并联；
滑动变阻器与电阻串联，滑片P向右移动时电流表示数变大，则滑动变阻器的电阻应变小，所以下面应接右边的接线柱，如图所示：

（2）由表格中数据知，电阻不变，电压与电流的比值不变，可得电阻不变，电流与电压成正比；
（3）在闭合开关前，应先将滑片移至最大阻值处，要探究电流和电阻的关系，需保持电阻两端的电压不变，所以应调节滑动变阻器，使电压表的示数为2V，并记录电流表的示数；
（4）当R=20Ω时，U_滑=4.5V-2V=2.5V
根据串分压的知识：$\frac{R}{{R}_{滑}}$=$\frac{U}{{U}_{滑}}$，
$\frac{20Ω}{{R}_{滑}}$=$\frac{2V}{2.5V}$，得R_滑=25Ω．
选用“20Ω，2A”的滑动变阻器不能满足要求，应选择“40Ω，1A”的滑动变阻器．
故答案为：（1）见上图；（2）电阻不变，导体中的电流与它两端的电压成正比；
（3）将滑片移至最大阻值处，闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表的示数为2V，并记录电流表的示数；
（4）当R=20Ω时，所需滑动变阻器的阻值为25Ω，选用“20Ω，2A”的滑动变阻器不能满足要求，应选择“40Ω，1A”的滑动变阻器．

点评 此题是探究电流和电阻关系的实验，考查了电路的连接、串分压的知识、欧姆定律的应用，通过考查了控制变量法的应用，也考查了滑动变阻器的使用和选择，考查全面．