Question

3．探究“一定电压下，电流与电阻的关系”．提供的实验器材有电源（电压恒为4.5V），电流表、电压表各一个，开关一个，三个定值电阻（10Ω，15Ω，20Ω），滑动变阻器一个（40Ω，1A），导线若干．
（1）请根据图1电路图用笔画线将图2实物图连接完整．

（2）实验时，在a、b间先接入20Ω的电阻，闭合开关，移动滑片P使电压表的示数为2V，记下相应电流值，再改接15Ω的电阻，此时滑片P应向E（选填“E”或“F”）端移动，移动滑动变阻器的目的是保持定值电阻R两端电压不变．
（3）如表所示，根据分析，得到的结论是电压一定时，电流与电阻成反比．

R/Ω	10	15	20
I/A	0.2	0.13	0.1

（4）闭合开关，电表均正常工作，但一段时间后，电流表示数为0，电压表示数接近电源电压，则出现故障的原因可能是电阻R断路．

Answer 1

分析 （1）由电路图可知，电流表与电阻R串联，可根据电压表的量程和最小定值电阻的阻值确定电路中的最大电流；然后根据电流从正接线流入，负接线柱流出将电流表接入电路中．
（2）将20Ω的电阻换成了15Ω的电阻时，电路中的总电阻变小，电路中的电流增大，滑动变阻器两端的电压变大，电压表的示数变小；要探究电流和电阻之间关系，必须保持电阻两端的电压不变，即与电阻并联的电压表示数不变，为保证电阻两端的电压不变，要通过调节滑片，使滑动变阻器两端的电压变小，从而使电阻两端的电压变为原来的值．
（3）分析表格中数据，得出电流与电阻的关系．
（4）电压表有示数，说明与电压表两接线柱连接的电路是通路，电流表无示数，说明电路断路，从而判断出故障的可能原因．

解答 解：（1）电流表与电阻串联，根据实际，电路中的电流未超过0.6A，可用0～0.6A的量程；如图所示：

（2）将20Ω的电阻换成了15Ω的电阻时，串联电路的总电阻变小，根据欧姆定律可知电路中电流变大，滑动变阻器分得的电压变大，电阻分得的电压变小；要探究电流和电阻之间关系，必须保持电阻两端的电压不变，即与电阻并联的电压表示数不变，所以应调节滑片向E移动，减小滑动变阻器接入电路的电阻，使电压表的示数达到2V时，读取电流表示数．因此移动变阻器滑片P的目的保持定值电阻两端电压为2V不变．
（3）由表格中数据知，电压一定时，导体的电阻增大为原来的几倍，通过电阻的电流变为原来的几分之一，故可得结论：电压一定时，导体中的电流与导体电阻成反比．
（4）电压表有示数，电流表无示数，说明在电压表两接线柱之间的电路是断路，所以出现故障的可能原因是电阻R断路．
故答案为：
（1）见上图；
（2）E；  保持定值电阻R两端电压不变．
（3）电压一定时，电流与电阻成反比；
（4）电阻R断路；

点评 本题考查了探究电流跟电阻关系的实验，探究的方法是控制变量法；并且能够根据题目数据选择合适的滑动变阻器，不但考虑滑动变阻器允许通过的电流，也要考虑滑动变阻器的电阻．电路电流不能超过滑动变阻器允许通过的最大电流，滑动变阻器最大电阻稍大于电路需要的电阻，这样，滑动变阻器既能满足电路要求，也能使电路准确获得需要的数据．