Question

为“探究电流与电压、电阻的关系”，现有器材：电源（电压恒为4.5 V），电流表、电压表各一只，开关一个，三个定值电阻（5Ω、10Ω、15Ω），两只滑动变阻器（20Ω 2 A、50Ω 1 A），导线若干．
（1）图乙是小明根据电路图连接的实物图．经检查是由于一根导线连接错误．请你在图乙中连接错误的导线上打“×”并补画出正确的连线．
（2）小明按图甲正确连接电路后，闭合开关，发现电压表指针超过量程．小明操作中的错误是______．
（3）小明改正错误后继续实验，通过改变定值电阻R两端的电压，测得电流、电压的值如表一．问：小明的实验是为“探究导体中的电流与______的关系”； 小明实验时选择的是______Ω的电阻．
表一　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　 表二

电压U/V	1.2	1.6	2.0	2.4	2.8		电阻R/Ω	5	10	15
电流I/A	0.12	0.16	0.20	0.24	0.28		电流 I/A	0.30	0.15	0.10

（4）小红在探究导体中的电流与导体电阻的关系时，先将5Ω的电阻连入电路中，闭合开关，移动滑片，使与电阻并联的电压表的示数为1.5 V，并记下电流值；再分别改接10Ω、15Ω的电阻，重复上述实验，得到了表二中的实验数据．问：实验中，小红多次移动变阻器滑片的目的是______；小红实验时选择的变阻器规格是______．

Answer 1

解：（1）由原实物图知，电压表与定值电阻串联在电路中，根据电路图可知，应从电源正极出发依次串联开关、电流表、滑动变阻器、定值电阻回到电源负极，电压表并联在定值电阻两端，所以定值电阻和电流表之间导线连接错误，改正如下图所示：

（2）闭合开关前，变阻器连入电路的阻值没有调到最大值，闭合开关后，滑动变阻器分压较小，电阻两端电压较大，大于电压表量程；
（3）由表格数据可知，电流变化的倍数与电压变化的倍数相等，因此探究导体中的电流与电压的关系；
探究电流与电压之间的关系时，应控制定值电阻的阻值不变，由表一数据可知，当U=1.2V，I=0.12A，故R===10Ω；
（4）探究电流与电阻之间的关系时应控制电阻两端的电压不变，通过调节滑动变阻器使电压表的示数不变；
定值电阻两端电压是1.5V，则滑动变阻器两端电压U_滑=U-U_R=4.5V-1.5V=3.0V，
根据表二可知，当电路电流为0.1A时，滑动变阻器接入电路的阻值最大；
∵I=，
∴此时滑动变阻器接入电路的阻值R_滑===30Ω，因此滑动变阻器应选“50Ω 1A”；
故答案为：（2）闭合开关前没有将滑片移到最大阻值处；（3）电压；10；（4）控制导体R两端的电压一定；“50Ω 1A”．
分析：（1）根据电路图可知，定值电阻与滑动变阻器串联，电压表与定值电阻并联，电流表串联在电路中；在实物连接图中从以下方面找到错误之处：分析电压表、电流表、滑动变阻器的正确使用，从电压表和电流表的正负接线柱、量程、连接方式，滑动变阻器的接线柱和连入方式上逐条分析；
（2）闭合开关时，滑动变阻器接入电路的阻值应为滑动变阻器的最大阻值；
（3）分析表一测量的物理量可知探究电流与什么量的关系，然后欧姆定律结合表格中任意一组数据求出定值电阻的阻值；
（4）探究电流与电阻之间的关系时应控制电阻两端的电压不变，改变定值电阻的阻值时应调节滑动变阻器使电压表的示数保持不变；
定值电阻越大，电路电流越小，滑动变阻器接入电路的阻值越大，由串联电路特点及欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的最大阻值．
点评：本题考查了根据电路图连接实物、对实验数据的处理能力、电路现象的判断、滑动变阻器的使用以及欧姆定律的应用，关键是能结合控制变量法分析实验数据判断滑动变阻器的作用．