Question

7．小彬用如图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，发现电流表没有示数，移动滑动变阻器的滑片，电压表示数始终接近电源电压．造成这一现象的原因可能是R断路．
（3）排除电路故障进行实验．为达到实验目的，滑动变阻器除了起到保护电路的作用外，还起到保证R两端电压不变的作用．实验中，当把5Ω的电阻换成10Ω的电阻后，应把变阻器滑片向A（选填“A”或“B”）滑动，同时眼睛盯住电压表才可能达到这个目的．
（4）将10Ω定值电阻换成20Ω定值电阻，重复步骤（3）．
（5）实验记录的多组数据如下表所示．分析数据可得出结论：在R两端电压U一定时，通过导体中电流I与电阻R成反比．

实验次数	定值电阻Ω）	电流表示数（A）
1	5	0.36
2	10	0.18
3	20	0.09

（6）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．你认为其原因是滑动变阻器最大阻值太小了．

Answer 1

分析 （1）根据电源电压确定电压表的量程，探究“电流与电阻的关系”，电压表与电阻并联，变阻器按一下一上的原则接入电路中；
（2）小彬将5Ω定值电阻接入电路后，闭合开关，发现电流表没有示数，可能电路断路；移动滑动变阻器的滑片，电压表示数始终接近电源电压，说明电压表与电源连通，与电压表并联的支路之外的电路是完好的，则与电压表并联的电阻R断路了；
（3）探究“电流与电阻的关系”，应控制电压表的示数不变，据此回答；
根据分压原理和串联电路电压的规律作答；
（5）分析数据得出结论；
（6）根据串联电路电压的规律求出变阻器分得的电压，根据分压原理求出滑动变阻器的最大阻值至少为多少并与现有阻值比较；

解答 解：（1）探究“电流与电阻的关系”，电压表与电阻并联，因电源电压为3V，电压表选用小量程，变阻器按一下一上的原则接入电路中，如下图所示：

（2）经分析，闭合开关，发现电流表没有示数，移动滑动变阻器的滑片，电压表示数始终接近电源电压．造成这一现象的原因可能是电阻R断路了，导致电压表串联在电路中了；
（3）探究“电流与电阻的关系时，应控制电压表示数不变，所以滑动变阻器除了起到保护电路的作用外，还起到保证R两端电压不变的作用；
当把5Ω的电阻换成10Ω的电阻后，根据分压原理，电压表示数变大，为控制电压表示数不变，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，应增大变阻器连入电路中的电阻大小，所以应把变阻器滑片向A滑动，同时眼睛盯住电压表才可能达到这个目的；
（5）由表中数据可知，当电阻为原来的几倍时，通过的电流变为原来的几分之一，所以得出的结论是：在R两端电压U一定时，通过导体中电流I与电阻R成反比；
（6）根据欧姆定律，电压表示数为U=IR=0.36A×5Ω=1.8V，根据串联电路电压的规律，变阻器要分得的电压为
3V-1.8V=1.2V，若换用50Ω的定值电阻，根据分压原理，变阻器连入电路中的电阻大小为$\frac{1.2V}{1.8V}$×50Ω≈33.3Ω，即滑动变阻器的最大阻值至少为33.3Ω，而题中变阻器的最大阻值为20Ω，故不能更换；
故答案为：（1）如上图所示；
（2）R断路； 
（3）保证R两端电压不变；   A； 电压表；
（5）在R两端电压U一定时，通过导体中电流I与电阻R成反比；
（6）滑动变阻器最大阻值太小了；

点评 本题探究“电流与电阻的关系”，考查电路的连接、故障分析、操作过程、分析数据得出结论的能力及器材的选择，有一定难度．