Question

2．小科用如图所示的电路，研究通过导体的电流与电阻的关系（电源电压不变）．
（1）实验中，小科每次改变电阻R₁的阻值后，再调节滑动变阻器，使电压表示数不变．

实验次序	1	2	3	4	5
R/Ω	10	20	30	40	50
I/A	0.6	0.3	0.2		0.12

（2）小科做第4次实验时，将电阻R₁的阻值从30Ω换成40Ω后，就直接记录电流表示数．这个示数可能是B．
A.0.2A          B.0.17A          C.0.15A          D.0.13A．

Answer 1

分析 （1）研究通过导体的电流与电阻的关系时，应保持定值电阻的电压不变；
（2）研究通过导体的电流与电阻的关系要保持导体两端的电压不变，小华将R₁的阻值从30Ω调为40Ω后，就直接记录电流表示数，没有移动滑动变阻器，从而会导致电路中的电流变大．根据欧姆定律，计算出当R₁两端的电压保持不变，且R₁阻值为40Ω时电路中的电流并与第3次操作中的电流大小进行比较，从而作出判断．

解答 解：（1）研究通过导体的电流与电阻的关系时，应保持定值电阻的电压不变，即控制电压表示数保持不变；
（2）在实验操作过程中，电压表的示数U=IR=0.6A×10Ω=6V保持不变，当将电阻R₁的阻值从30Ω换成40Ω后（滑片位置不动），根据分压原理，定值电阻电压变大，即电压表示数U′将大于6V，此时电路中的电流即电流表示数I′₄=$\frac{{U}^{′}}{{R}_{4}}=\frac{{U}^{′}}{40Ω}$＞I₄=$\frac{U}{{R}_{4}}=\frac{6V}{40Ω}$=0.15A…①；
要保持电压表示数不变，根据串联电路电压的特点，应增大变阻器分得的电压，即增大变阻器连入电路中的阻值大小，当按正确的步骤操作时，电流表的示数应为I₄=$\frac{U}{{R}_{4}}=\frac{6V}{40Ω}$=0.15A，
在第3次实验中，电流表示数为I₃=$\frac{{U}_{电源}}{{R}_{3}{+R}_{滑}}=\frac{{U}_{电源}}{30Ω{+R}_{滑}}$=0.2A，
若按小科的做法，电流表的示数I′₄=$\frac{{U}_{电源}}{{R}_{4}{+R}_{滑}}=\frac{{U}_{电源}}{40Ω{+R}_{滑}}$＜I₃=$\frac{{U}_{电源}}{{R}_{3}{+R}_{滑}}=\frac{{U}_{电源}}{30Ω{+R}_{滑}}$=0.2A…②，
由①②知，0.15A＜I′₄＜0.2A，所以，小科做第4次实验时，将电阻R₁的阻值从30Ω换成40Ω后，就直接记录电流表示数．这个示数可能是0.17A，答案选B．
故答案为：（1）电压表；
（2）B．

点评 本题研究通过导体的电流与电阻的关系，考查控制变量法的运用及应用正确的操作步骤并结合欧姆定律比较电流的大小，综合性较强，难度较大．