Question

小明在探究“电流与电阻的关系”的实验中，所用电源电压为3V并保持不变，定值电阻5Ω、10Ω、20Ω的各一个，电流表量程为“0～0.6A”和“0～3A”，电压表的量程为“0～3V”和“0～15V”，滑动变阻器规格为“15Ω　1A”，在实验过程中，电压表的示数保持1.5V不变．

（1）请在图1线框内画出实验电路图．
（2）他在实验中使用滑动变阻器的目的除了保护电路
外，另一目的是______．
（3）当小明同学将10Ω电阻换成20Ω电阻时，发现电压
表的示数总不能满足实验要求，请根据你的经验判断，出现这种问题的原因是______．
（4）请你帮助小明利用原有器材，改进实验，达到本实验目的．具体方法是：______．
（5）改进后，小明将20Ω电阻连入电路时，保持电压不变，电流
表示数如图2所示． 请你设计表格记录重新操作后测得的数据（表格中5Ω和10Ω的电流不必填写，只需要填写20Ω的电流）．

Answer 1

解：（1）探究“电流与电阻的关系”的实验电路图如图所示．
（2）探究“电流与电阻的关系”的实验中，应保持电阻两端的电压不变，实验中滑动变阻器的作用是：一是保护电路，另一个目的是使电阻两端电压保持不变．
（3）滑动变阻器与定值电阻串联，滑动变阻器最大阻值是15Ω，定值电阻阻值是20Ω，
∵I=，
∴U=IR，
∴定值电阻与滑动变阻器电压之比：
===，
∵U_定+U_滑=U，U_定+U_滑=3V，
∴U_滑=V＜1.5V；
由于滑动变阻器阻值太小，小于定值电阻，滑动变阻器分压变小，小于定值电阻电压，因此调节滑动变阻器不能使定值电阻两端电压达到1.5V．
（4）利用原有实验器材，提高定值电阻两端电压，如使定值电阻两端电压保持2V不变，定值电阻分压变大，滑动变阻器分压变小，可以完成实验．
（5）由图2可知，电流表量程是0～0.6A，分度值是0.02A，电流表示数是0.1A，实验数据记录表格及实验数据如下表所示：

实验次数	1	2	3
电阻（Ω）	5	10	20
电流（A）			0.1

故答案为：（1）电路图如上图所示；（2）使电阻两端电压保持不变；（3）滑动变阻器阻值太小；（4）提高电阻两端电压，如使电阻两端电压为2V；（5）如上表所示．
分析：（1）探究“电流与电阻的关系”的实验，电源、开关、待测电阻、电流表串联接入电路，电压表并联在待测电阻两端，据此作出电路图．
（2）探究“电流与电阻的关系”的实验，应保持电阻两端电压不变，更换电阻后，调节滑动变阻器接入电路的阻值，使电阻两端电压保持不变．
（3）滑动变阻器与定值电阻串联，根据串联电路电压特点、滑动变阻器阻值与定值电阻间的大小关系分析答题．
（4）利用原有实验器材，提高定值电阻两端电压即可完成实验．
（5）实验数据记录表格应包括：电阻值、电流、实验次数等，由图2确定电流表量程与分度值，读出电流表示数，填入表中．
点评：本题考查了设计实验电路图、控制变量法的应用、实验操作分析、电流表读数等问题，要根据实验原理设计实验电路图，对电流表读数时，应先确定电流表量程、分度值，然后再读数．