Question

【题目】下图是小明同学探究电流与电压、电阻关系的电路图，提供的器材有：6V的电源一个，电流表（0﹣0.6A，0～3A）。电压表（0﹣3V，0～15V）各一个，开关一个，5Ω、10Ω、15Ω、30Ω的定值电阻各一个，“20Ω 1A”的滑动变阻器一个，导线若干（忽略导线电阻），以上实验器材完好无损，实验中数据读取准确无误。

（1）探究电流与电压的关系时，移动滑动变阻器的滑片，改变电阻两端的电压，进行了多次测量，归纳得出_____的规律。

（2）探究电流与电阻的关系时，测得的几组数据如下表所示。由于操作不当，导致表中第_____次实验的数据存在错误，出错的原因是_____。纠正错误以后，小明用30Ω的电阻替换15Ω电阻进行第4次实验，发现实验无法进行下去，为完成第4次实验，请给小明提出可行的解决方案（不限于提供的实验器材）：_____。

实验次数	电阻R/Ω	电流I/A
1	5	0.6
2	10	0.3
3	15	0.24

（3）利用该实验电路图也可以测量定值电阻的阻值，实验中也要进行多次测量，其目的是_____；将定值电阻换成小灯泡后，利用该实验电路图还可以“测量小灯泡的电功率”，实验中也要移动滑动变阻器的滑片，其目的是_____。若被测小灯泡的额定电压为3.8V，在调节滑片使小灯泡正常发光时，电压表的示数很难准确达到3.8V．测量误差较大，为此，小明改动电路，在不更换现有器材的情况下，提高了测量数据的精确度。请补全小明的做法：断开开关_____；闭合开关，_____；读出此时电流表的示数；计算小灯泡的额定功率。

Answer 1

【答案】电阻不变时，电流与电压成正比 3 滑动变阻器滑片没有调节就读数了 换用最大阻值至少为30Ω的变阻器 取平均值减小误差 改变灯的电压 将电压表小量程（0﹣3V）并联在变阻器的两端 移动变阻器的滑片，当电压表示数为2.2V时

【解析】

（1）电阻不变时，电流与电压成正比；

（2）研究电流与电阻关系时，要控制电阻的电压不变，根据串联电路的规律和欧姆定律，求出第2次实验时滑动变阻器接入的阻值；

由欧姆定律，分析在第3次实验数据，由欧姆定律和电阻的串联求出变阻器连入电路中的电阻，据此分析；

（3）测量定值电阻的阻值，实验中进行多次测量，其目的是：取平均值减小误差；利用该实验电路图还可以“测量小灯泡的电功率”，实验中也要移动滑动变阻器的滑片，其目的是改变灯的电压；

根据串联电路电压的规律，当灯变阻器的电压为6V﹣3.8V＝2.2V时，灯的电压为3.8V，电压表大量程分度值为0.5V，故测量3.8V电压误差较大；

而电压表小量程分度度值为0.1V，故测量2.2V电压较为准确，据此确定实验步骤。

（1）探究电流与电压的关系时，移动滑动变阻器的滑片，改变电阻两端的电压，进行了多次测量，归纳得出电阻不变时，电流与电压成正比的规律；（2）①当接入电阻R2＝10Ω时，电路中的电流为I2＝0.3A，根据串联电路的规律和欧姆定律，此时滑动变阻器接入的阻值为：R＝＝10Ω，在第3次实验中，由欧姆定律，R总＝＝25Ω，将R2换为R3＝15Ω时，根据电阻的串联，变阻器的电阻R滑＝25Ω﹣15Ω＝10Ω，即滑动变阻器滑片位置不动，故第3次实验时，没有移动滑片就读电流表示数了；探究电流与电阻的关系时，应保持电压相同，由表格数据可知定值电阻两端的电压为U＝I1R1＝5V,纠正错误以后，小明用30Ω的电阻替换15Ω电阻进行第4次实验，按照串联电路的分压规律，要保持电压为3V,变阻器的电阻的阻值应为30Ω，否则实验无法进行，为完成第4次实验，应换用最大阻值至少为30Ω的变阻器；（3）利用该实验电路图也可以测量定值电阻的阻值，实验中也要进行多次测量，其目的是：取平均值减小误差；将定值电阻换成小灯泡后，利用该实验电路图还可以“测量小灯泡的电功率”，实验中也要移动滑动变阻器的滑片，其目的是改变灯的电压；根据串联电路电压的规律，当变阻器的电压为6V﹣3.8V＝2.2V时，灯的电压为3.8V，故可将电压表小量程（0﹣3V）并联在变阻器的两端，而电压表小量程分度度值为0.1V，故测量2.2V电压较为准确；故断开开关，将电压表小量程（0﹣3V）并联在变阻器的两端，闭合开关，移动变阻器的滑片，当电压表示数为2.2V时，读出此时电流表的示数；计算小灯泡的额定功率。