Question

【题目】小彬用如图甲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 1A”字样，阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω、40Ω的定值电阻各一个。

甲 乙

(1)请你用笔画线代替导线，把图甲所示的实验电路补充完整_______________。

(2)小彬将5Ω定值电阻接入电路后，闭合开关，发现电流表有示数而电压表无示数，则电路中的故障可能是__________(写出一种)；排除故障后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使电流表的示数如图乙所示，此时电路中的电流为__________A。

(3)将5Ω定值电阻换成10Ω定值电阻，闭合开关，为了保持__________表的示数不变，应将滑动变阻器的滑片向__________ (选填“左”或“右”)移动，记录此时各表的示数。

(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：当电压一定时，通过导体中的电流与电阻成__________比。

(6)实验结束后，小彬问老师在此实验中能否换用40Ω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___________________________________。

Answer 1

【答案】定值电阻短路0.36电压左反滑动变阻器的阻值太小，无法使定值电阻两端的电压达到1.8V

【解析】

(1)电压表需要并联在电阻两端，因为电源电压恒为3V，所以电压表选0-3V量程，将3V接线柱连到到定值电阻右端，滑动变阻器与电阻串联，并应遵循“一上一下”选择接线柱的连接规范，连接C接线柱到定值电阻的右端，如图：

(2)闭合开关，电流表有示数，说明电路是通的，电压表无示数，可能是与电压表并联的电阻短路、电压表接触不良、电压表短路造成的。

图乙中电流表选择的是0-0.6量程，对应的分度值是0.02A，因此读数是0.36A。

(3)探究电流与电阻的关系应控制电阻两端的电压不变；

将5Ω的电阻更换成10Ω的电阻后，由串联电路的分压原理可知，电阻两端的电压变大，若要保持电阻两端的电压不变，滑动变阻器两端的电压应变大，接入电路的电阻应变大，所以要将滑动变阻器的滑片向左端移动。

(5)根据表中数据可知：电压一定时，电阻增大为原来的几倍，电流就减小为原来的几分之一，说明当电压一定时，通过导体中的电流与导体的电阻成反比。

(6)由表中数据可知电阻两端的电压为：，若选择40Ω的定值电阻，电源电压为3V，则滑动变阻器两端的电压；

根据串联电路中各处电流都相等可计算出滑动变阻器连入电路的电阻：

，解得：，

但滑动变阻器的最大阻值为20Ω，所以，滑动变阻器的阻值太小，无法使定值电阻两端的电压达到1.8V，因此，不能换用40Ω的定值电阻进行实验。