Question

5．小明在探究“电压一定时，导体中的电流与电阻的关系”实验中，所用的实验器材有：两节干电池，电流表、电压表、滑动变阻器、开关、电阻箱（0-999Ω）各一个，导线若干．
（1）用笔划线，将图（甲）的电路连接完整．

次数	1	2	3	4	5	6
电压U/V	2.4
电阻R/Ω	5	10	15	20	25	30
电流I/A	0.48	0.24	0.16	0.12	0.10

（2）记录的实验数据如下表：①第6次实验电流表的示数如图（乙）所示，则电流值是0.08A
②分析实验数据得出的结论是：在电压不变时，通过导体的电流与导体的电阻成反比
（3）在原实验数据的基础上，要使实验电流与电阻的关系更趋近于实际，应该：保持电压不变，再等间距地取一些电阻值，多收集几组数据（或多做几次实验）
（4）小明在学习了欧姆定律之后，知道了在他的实验中，若电流表的量程和控制电压值不改变，电阻应该在4Ω和120Ω范围内选择．

Answer 1

分析 （1）由表中电流数据确定电流表选用的量程串联在电路中，变阻器按一上一下连入电路中；
（2）①由图（乙）所示电流表小量程读数，②横向比较表中数据得出结论；
（3）考虑到电流表的分度值确定选用电阻的大小，为使实验电流与电阻的关系更趋近于实际，应多收集几组数据；
（4）根据电流表小量程为0-0.6A，确定电路中允许的最大电流，根据欧姆定律求出电路的最小电阻；
由控制电压表示数为U_表=2.4V不变，根据串联电路电压的规律，求同变阻器分得的电压，由分压原理，得出定值电阻的大小和变阻器连入电路中的阻值的关系，从而求出师最小的定值电阻；
因电流表分度值为0.02A，确定电路中的最小电流，由欧姆定律求出电路中的最大电阻，根据分压原理求出电阻的最大阻值．

解答 解：（1）由表中电流数据，电流表选用小量程串联在电路中，变阻器按一上一下连入电路中，如下所示：

（2）第6次实验电流表的示数如图（乙）所示，图中电流表选用小量程，分度值为0.02A，示数为0.08A；
②横向比较表中数据，考虑到误差因素，电阻变为原来的几倍，通过的电流变为原来的几分之一，故分析实验数据得出的结论是：在电压不变时，通过导体的电流与导体的电阻成反比
（3）因电流表小量程分度值为0.02A，为提高测量电流的准确度，故测量的电流值应为分度值的整数倍，在原实验数据的基础上，要使实验电流与电阻的关系更趋近于实际，应该：保持电压不变，再等间距地取一些电阻值，多收集几组数据（或多做几次实验）；
（4）因电流表小量程为0-0.6A，即电路中允许的最大电流I=0.6A，根据欧姆定律，电路的最小电阻为：
R=$\frac{U}{I}=\frac{3V}{0.6A}$=5Ω，
因控制电压表示数为U_表=2.4V不变，根据串联电路电压的规律，变阻器分得的电压：
U_滑=U-U_表=3V-2.4V=0.6V，由分压原理，定值电阻的大小是变阻器连入电路中的阻值的$\frac{2.4V}{0.6V}$=$\frac{4}{1}$，由串联电阻的规律，则最小的定值电阻：
R_小=$\frac{4}{4+1}$×5Ω=4Ω；
因电流表分度值为0.02A，故电路中的最小电流为I′=0.02A，此时电路中的电阻最大：
R′=$\frac{U}{I′}=\frac{3V}{0.02A}$=150Ω，同上，最大的定值电阻：
R_大=$\frac{4}{4+1}$×150Ω=120Ω；
故若电流表的量程和控制电压值不改变，电阻应该在 4Ω和120Ω范围内选择．
故答案为：（1）如上所示；（2）①0.08A；②在电压不变时，通过导体的电流与导体的电阻成反比；（3）保持电压不变，再等间距地取一些电阻值，多收集几组数据（或多做几次实验）；（4）4；120．

点评 本题探究“电压一定时，导体中的电流与电阻的关系”，考查电路的连接、电流表读数、控制变量法及数据分析能力及对实验方案的改进和串联电路规律、欧姆定律的运用．最后2问难度较大．