Question

7．如图是小乔和小丽在做“探究电流与电压、电阻的关系”的实验电路图．
（1）在探究“电流与电压的关系”时，选择的研究对象是定值电阻R而不是小灯泡，理由是：小灯泡的电阻随温度变化；
（2）在探究“电流与电阻的关系”，所选定值电阻R的阻值分别为5Ω、10Ω和20Ω，并按下列步骤进行实验：
①将5Ω的电阻接入电路，闭合开关S，调节滑动变阻器，使电压表的示数为3V，记下电流表示数，断开开关S；
②用10Ω的电阻替换5Ω的电阻接入电路，闭合开关S，调节滑动变阻器，使电压表的示数仍为3V，记下电流表的示数，断开开关S；
③用20Ω的电阻替换10Ω的电阻接入电路，闭合开关S，当滑动变阻器接入电路的阻值最大时，电压表的示数大于3V，实验无法进行下去．请写出一种解决问题的方法：换用阻值较大的滑动变阻器．

Answer 1

分析 （1）在探究“电流与电压的关系”时要控制电电阻大小不变，由小灯泡的电阻随温度的变化而变化分析；
（2）②在探究电流与电阻的关系，要控制电压表示数不变，换上大电阻时，闭合开关S，根据分压原理，电压表示数变大，通过移动变阻器达到电压表示数不变的目的；
②根据串联电路电压的规律和分压原理分析讨论原因并采取相应的措施．

解答 解：
（1）在探究“电流与电压的关系”时，要控制电阻大小不变，因小灯泡的电阻随温度变化，不是一个定值，故选择的研究对象是定值电阻R而不是小灯泡；
（2）②在探究电流与电阻的关系时，要控制不同电阻两端的电压不变，用10Ω的电阻替换5Ω的电阻接入电路，闭合开关S，根据分压原理，电压表的示数变大，为保持电压表示数不变，应调节滑动变阻器，使电压表的示数仍为3V，记下电流表的示数；
③设电源电压为U，根据串联电路电压的规律，变阻器分得的电压U_滑=U-3V，
根据分压原理可得$\frac{U-3V}{3V}=\frac{{R}_{1}}{R}$，即$\frac{U}{3V}$-1=$\frac{{R}_{1}}{R}$，
由此式可知，因电源电压U不变，故等式左边为一定值，当定值电阻R变大时，变阻器连入电路的电阻也应变大；当滑动变阻器接入电路的阻值最大时，电压表的示数大于3V，是因为变阻器的最大阻值太小的原因，故应换用阻值较大的滑动变阻器．
故答案为：（1）小灯泡的电阻随温度变化；
（2）②使电压表的示数仍为3V；③换用阻值较大的滑动变阻器．

点评 本题探究电流与电压、电阻的关系，考查灯的电阻随温度的变化而变化，操作过程、控制变量法的运用及对器材的要求．