Question

16．如图所示，是小明同学探究电流与电阻的关系的实验器材．其中定值电阻R有5Ω、10Ω和20Ω三种规格．

（1）请你根据电路图，用笔画线正确连接实物电路．
（2）检查器材时，小明发现电压表已经损坏，利用上述实验器材完成实验探究，请你画出相应的电路图，并写出收集前三次数据（R等于5Ω、10Ω和20Ω）的实验步骤．
（3）实验应获得的结论是导体两端电压一定时，导体中的电流与导体电阻成反比．

Answer 1

分析 （1）电流表、滑动变阻器与电阻串联，电压表与电阻并联，滑动变阻器采用“一上一下”的接法；
（2）实验中给出三个定值电阻，在已知电流的情况下，可根据U=IR得知电阻两端的电压值，即定值电阻和电流表可替代电压表的作用；
（3）掌握电流与电压和电阻的关系：在电阻不变时，流过导体的电流跟导体两端的电压成正比；在电压不变时，流过导体的电流跟导体的电阻成反比．

解答 解：
（1）由电路图知：电压表与电阻并联，电源由2节干电池组成，所以电压表应选择0～3V的量程，对于定值电阻来说，其最小电阻是5Ω，其最大电流是：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3V}{5Ω}$=0.6A，故该电路的电流表选择小量程即可，如图所示：

（2）探究电流和电阻的关系，需保持电阻两端的电压不变，改变电阻的阻值，实验中可用其中一个电阻与电流表串联代替电压表，在更换电阻时，通过移动滑片使与定值电阻串联的电流表的示数不变，则说明探究电阻两端的电压不变，然后读出通过探究电阻的电流，填入表格即可．
电路如图：

步骤：
①将R₁=5Ω与R₂=10Ω并联，移动滑片至某一位置，记下电流表A₁、A₂的示数I₁、I₂，记录电流值；
②用R₃=20Ω换下R₂=20Ω的电阻，移动滑片，使电流表A₂的示数不变，记下此时电流表A₁的示数I₃，记录电流值；
③分析记录中数据，得出结论．
（3）根据实验可知，电流和电阻的关系：导体两端电压一定时，导体中的电流与导体电阻成反比．
故答案为：
（1）见上图；
（2）电路图，见上图；
步骤：①将R₁=5Ω和R₂=10Ω电阻接入电路中，闭合开关，调节滑动变阻器至适当位置，同时记下电流表A₁和A₂的示数为I₁和I₂；
②断开开关，将10Ω电阻换为20Ω电阻，闭合开关，调节滑动变阻器，当电流表A₁的示数仍为I₁时，再记录电流表A₂的示数；
③分析记录中数据，得出结论．
（3）导体两端电压一定时，导体中的电流与导体电阻成反比．

点评 此题是做“探究通过导体的电流与导体电阻的关系”的实验，考查了电压表、电流表、滑动变阻器的连接；在探究电流和电阻的关系时，需改变电阻，且保持电阻两端的电压不变，此题可以设想组成一个并联电路，其中一个定值电阻与电流表串联起到电压表的作用，同时也测出了电压相同情况下该电阻的电流，然后换接第三个电阻，通过电流表的示数便可知导体两端的电压是否改变．