Question

16．小明用如图所示的电路探究“电流与电阻的关系”．器材如下：电压为3V的电源，标有“20Ω  2A”字样的滑动变阻器，阻值为5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻各一个，电流表、电压表、开关和导线．
（1）小明把5Ω的电阻接入电路，变阻器的滑片P移到阻值最大处，闭合开关S，发现电流表有示数而电压表无示数，则电路的故障可能是电阻R短路（写出一种）．排除故障后，闭合开关，调节滑片P到适当位置，记录电流表的示数．
（2）断开开关S，小明用10Ω的电阻替换5Ω的电阻，马上闭合开关S，为了保持电压表的示数不变，应将滑片P从原位置向B端（选填“A”或“B”）移动．但老师指出此操作有缺漏，你认为应补充的操作是：先将滑动变阻器的滑片P移到最大阻值处，再闭合开关，移动滑片P使电压表的示数为原来电压值．
（3）实验数据如下表所示，可得出结论：当电压一定时，通过导体中的电流与电阻成反比．

实验次数	定值电阻/Ω	电流表示数/A
1	5	0.4
2	10	0.2
3	20	0.1

（4）实验结束后，利用现有器材还可进行的实验有：伏安法测电阻．（写出一条即可）

Answer 1

分析 （1）常见电路故障有断路与短路，根据电路故障现象分析电路故障原因．
（2）根据串联电路分压的规律可知用10Ω的电阻替换5Ω的电阻后电阻两端电压的变化情况，再根据串联电路电压规律判断滑动变阻器两端电压的变化，进一步确定滑片移动的方向．
（3）电压一定，电流与电阻成反比；
（4）根据电压表测量电压，电流表可测量电流进行分析．

解答 解：（1）闭合开关S，电流表有示数，说明电路为通路；而电压表无示数，说明与电压表并联的电阻R短路或电压表断路；
（2）用10Ω的电阻替换5Ω的电阻后，根据串联分压原理可知，定值电阻两端电压变大，即电压表的示数变大；要保持电压表示数不变（即电压表示数减小为原来的值），需增大滑动变阻器两端电压，由串联电路分压规律可知，需增大滑动变阻器接入电路的阻值，故将滑片向B端移动；
因为更换电阻后电压表示数变大，所以电压表可能被烧坏；则更换电阻后应补充的操作是：应先将滑动变阻器的滑片P移到最大阻值处，再闭合开关，移动滑片P使电压表的示数为原来电压值；
（3）由表格数据可知，电流与电阻的乘积为定值，且电阻增大为原来的几倍，电流减小为原来的几分之一，所以可得出结论：当电压一定时，通过导体的电流与电阻成反比；
（4）因为电压和电流都可以测量出来，所以还可以进行的实验是伏安法测电阻（或测电阻的功率）．
故答案为：（1）电阻R短路；（2）B；先将滑动变阻器的滑片P移到最大阻值处，再闭合开关，移动滑片P使电压表的示数为原来电压值；（3）反；（4）伏安法测电阻．

点评 本题是探究电流与电阻关系的实验，考查了控制变量法的应用，电流与电阻的关系及欧姆定律在串联电路中的应用，能够根据串分压的知识判断滑片的移动方向是解决问题的关键．