Question

6．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 2A”字样，阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻各一个．

（1）小彬5Ω定值电阻接入电路后，闭合开关，发现电压表有示数而电流表无示数，则电路中的故障可能是R断路（选填“R短路”或“R断路”）；排除故障后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片P，使电流表的示数如图乙所示，此时电路中的电流为0.36A．
（2）将5Ω定值电阻换成10Ω定值电阻，闭合开关，为了保持电压表的示数不变，应将滑动变阻器的滑片P向A（选填“A”或“B”）移动，记录此时各表的示数．
（3）将10Ω定值电阻换成20Ω定值电阻，重复步骤（3）．
（4）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反比

实验次数	定值电阻（Ω）	电流表示数（A）
1	5
2	10	0.18
3	20	0.09

（5）小明实验时发现老师多给他30Ω和40Ω的定值电阻各一个，其他器材与小彬相同，他想用这五个电阻做此实验，为了完成整个实验，他应控制定值电阻两端的电压不小于2V．

Answer 1

分析 （1）根据电流表和电压表有无示数进行分析具体原因；根据电流表的量程和分度值读出电流值；
（2）根据串联电路的分压特点，换接电阻后，应保持电压表的示数不变；
（4）电流与电阻的关系：电压一定，电流与电阻成反比；
（5）根据定值电阻的最大值和变阻器的最大阻值以及电源电压，得出定值电阻两端的最小电压值．

解答 解：（1）电流表无示数，说明电路断路；
电压表有示数，说明与电压表并联部分发生断路，即定值电阻R断路；
由乙图知，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.36A；
（2）将5Ω电阻换成10Ω后，电压表的示数会变大，所以应该增大滑动变阻器的阻值，即应将滑动变阻器的滑片P向A移动，使电压表仍为原来的示数不变；
（4）由表格中数据知，电流与电阻的乘积为定值，可得电流和电阻的关系为：当电压一定时，通过导体中的电流与电阻成反比；
（5）定值电阻的最大阻值为40Ω，滑动变阻器的最大阻值为20Ω，根据串分压的特点：
U：U_滑=R：R_滑，则U：U_滑=40Ω：20Ω=2：1；
则U=$\frac{2}{3}$×3V=2V，可知定值电阻两端的最小电压为2V，若再小，则变阻器的阻值会不能满足．
故答案为：（1）R断路；0.36；（2）电压；A；（4）当电压一定时，通过导体中的电流与电阻成反比；（5）2．

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．