Question

13．如图所示是“探究通过导体的电流与电压、电阻的关系”的电路图．所用实验器材是：电源（6V）、电流表（0～0.6A）、电压表（0～3V）、电阻箱（0～999.9Ω）、滑动变阻器（40Ω 2A）、开关、导线若干．
①用笔线代替导线，按电路图将实物图连成实验电路．
②探究电流与电压的关系时，所测得的几组电流、电压值见表一．分析表中数据可知：电阻箱接入电路的阻值为5Ω；当导体的电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比关系．
表一

实验序号	电压/V	电流/A
1	1.0	0.2
2	1.5	0.3
3	2.0	0.4

表二

实验序号	电阻/Ω	电流/A
1	5	0.4
2	10	0.2
3	20	0.1

③探究电流与电阻的关系时，应调节电阻箱改变接入电路中的阻值，并调节滑动变阻器使电压表的示数保持相同，读出电流值，所测得几组数据见表二．分析表中数据可知：电阻箱两端的电压为2V；当导体两端电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比关系．
④就本实验所用器材，在探究电流与电阻的关系时，若保持电阻箱两端的电压为3V，为能完成实验，电阻箱可接入电路的阻值范围是5Ω至40Ω（保留一位小数）．

Answer 1

分析 ①探究电流与电压的关系，要保持电阻不变，改变电阻两端的电压，电路中滑动变阻器、电流表与电阻串联，电压表与电阻并联；
②根据表一中电流和电压的数值，利用R=$\frac{U}{I}$求出电阻箱接入电路的阻值；
根据表一中的数据可知电阻一定时，导体中的电流与其两端的电压成正比；
③探究电流与电阻的关系时，需调节电阻箱来改变其连入电路中的阻值大小，再调节滑动变阻器保证电阻两端的电压不变；
根据欧姆定律的变形公式和表二中的数据，求出电阻箱两端的电压；根据表二中的数据可知电压一定时，导体中的电流与其电阻成反比；
④先判断当电路中电流最大时，电阻箱接入电路的阻值最小；当滑动变阻器的阻值最大时，电阻箱接入电路的阻值最大．
分别利用欧姆定律的基本公式及其变形公式进行解答．

解答 解：①电路中滑动变阻器、电流表与电阻串联，电压表与电阻并联，如下图：

②探究电流与电压的关系时，要保持电阻值不变，根据第一组数据知，R=$\frac{U}{I}$=$\frac{1.0V}{0.2A}$=5Ω；
分析得，电阻不变，电压增大为原来的几倍，电流就增大为原来的几倍，可得当导体的电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比；
③此实验通过调节电阻箱来改变接入电路中的电阻，通过调节滑动变阻器使电阻两端的电压不变；
由表二中第一组数据知，U=IR=0.4A×5Ω=2V；
分析数据得，电压不变，导体的电阻增大为原来的几倍，电流就减小为原来的几分之一，可得当导体两端电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比；
④根据题意，电流表的量程为0～0.6A，所以当电流表的示数为0.6A时，便是电阻箱的最小阻值；
当滑动变阻器电阻为40Ω时，便是电阻箱可接的最大电阻．
因为电阻箱两端的电压为3V，所以R_最小=$\frac{U}{{I}_{最大}}$=$\frac{3V}{0.6A}$=5Ω；
而电流表的示数不能超过0.6A，所以滑动变阻器的最小阻值为5Ω；
若滑动变阻器的电阻为40Ω，则电路中电流最小，I_最小=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{滑}}$=$\frac{6V-3V}{40Ω}$=0.075A
所以R_最大=$\frac{U}{{I}_{最小}}$=$\frac{3V}{0.075A}$=40Ω．
故答案为：①实物连接如上图；②5；正比；
③电阻箱；滑动变阻器；2；反比；
④5；40．

点评 此题是探究通过导体的电流与电压、电阻的关系，分析表中实验数据，应用欧姆定律即可正确解题．注意控制变量法在此实验中的应用，滑动变阻器在此实验中的作用也是相当重要的．
本题的难点是弄清什么时候是电阻箱的最小值，什么时候是电阻箱的最大值．