Question

8．如图是某实验小组探究“电流与电压、电阻关系”的电路图，使用的实验器材有：电压为6V的电源．电流表、电压表各一个，开关一个，5Ω、10Ω、15Ω、30Ω的定值电阻各一个，规格为“20Ω1A”的滑动变阻器一个，导线若干．
（1）探究电流与电压的关系时，所测得的几组电流、电压值如表1所示，根据表1数据可得到结论：电阻一定时，通过导体的电流与导体的电压成正比．

表1					表2
实验次数	1	2	3		实验次数	1	2	3
电压U/V	1.0	1.5	2.0		电阻R/Ω	5	10	15
电流I/A	0.2	0.3	0.4		电流I/A	0.6	0.3	0.28

（2）探究电流与电阻的关系时，所测得的几组电流、电阻值如表2所示．
①由于操怍不当（读取电流表示数是正确的），导致一组数据存在错误，请判断第3次实验的数据存在错误．产生错误的原因是没有调节滑动变阻器的滑片就读数了（没有使电阻两端的电压不变）．
②纠正错误以后，该小组用30Ω的电阻替换15Ω的电阻进行了第4次实验，发现实验无法进行下去，为完成第4次实验，同学们提出下列解决方案，其中正确的是C．
A．将电压表的量程换为0-15V
B．可将定值电阻两端的电压调为1.5V
C．更换最大阻值大于或等于30Ω的滑动变阻器
D．换成电压为12V的电源．

Answer 1

分析 （1）研究电流与电压的关系时，要控制电阻大小不变，由表中数据分析得出结论；
（2）①探究电流与电阻关系时，要保持电压一定，由表中数据，根据欧姆定律求出电压表示数分析原因；
②根据串联电路的规律和欧姆定律分析解答．

解答 解：（1）探究电流与电压的关系时，要控制电阻大小不变，由表中数据可知，当电压为原来的几倍，通过的电流为原来的几倍，即电阻一定时，通过导体的电流与导体的电压成正比；
（2）①探究电流与电阻关系时，需要调节滑动变阻器的滑片，保持电阻两端的电压一定；
表2中第1次实验时，电阻两端的电压：
U₁=I₁R₁=0.6A×5Ω=3V；
第2次实验时，电阻两端的电压：
U₂=I₂R₂=0.3A×10Ω=3V；
第3次实验时，电阻两端的电压：
U₃=I₃R₃=0.28×15Ω=4.2V；
所以，第3次实验的电流值存在错误，产生错误的原因是没有调节滑动变阻器的滑片就读数了（没有使电阻两端的电压不变）；
由前面分析可知，第3次实验时，电阻两端的电压也应该为3V，故此时的电流：
I₃=$\frac{{U}_{3}′}{{R}_{3}}$=$\frac{3V}{15Ω}$=0.2A；
②纠正错误以后，该小组用30Ω的电阻替换15Ω的电阻进行了第4次实验，
当R₄=30Ω时，由于要保持电阻两端电压为U_R=3V不变，
则滑动变阻器两端分得的电压为：
U_滑=U-U_R=6V-3V=3V，
此时电路中的电流：
I_滑=I_R=$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{3V}{30Ω}$=0.1A，
则滑动变阻器需要接入电路的阻值为：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{滑}}$=$\frac{3V}{0.1A}$=30Ω＞20Ω，
所以，此时滑动变阻器的阻值不能满足要求，故应更换最大阻值大于或等于30Ω的滑动变阻器，故选C．
故答案为：（1）电阻一定时，通过导体的电流与导体的电压成正比；
（2）①3；没有调节滑动变阻器的滑片就读数了（没有使电阻两端的电压不变）；②C．

点评 本题探究“电流与电压、电阻关系”，考查数据分析能力、控制变量法的运用、操作过程和对器材的要求等知识．