Question

14．如图甲是某实验小组探究“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、开头一个，5Ω、10Ω、15Ω、30Ω的定值电阻各一个，规格为“20Ω 1A”的滑动变阻器一个，导线若干．
（1）探究电流与电压的关系时，所测得多组数据记录在表1中，在给定的坐标纸上作出图象，分析得出了结论．在与其他组交流时发现，虽然各小组作出的图象都是正确的，但是在相同的坐标纸上有些小组的图象却明显不同．请你回答造成这种不同的原因：定值电阻的阻值明显不同．
（2）探究电流与电阻的关系时，所测得的几组电流、电压值如表2所示，

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	0.24

①由于操作不当，导致表2中有一个数据存在错误，这个数据正确的应该是0.2A，请你分析产生这个错误的原因应该是没有保持电压不变； 
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，发现实验无法完成，为了完成第4次实验，同学们分析原因后，提出了下列解决方案，其中正确的是C．
A．将电压表的量程换为0～15V
B．换成电压为12V的电源
C．更换最大阻值大于或等于30Ω的滑动变阻器
D．可将定值电阻两端的电压调为1.5V．

Answer 1

分析 （1）探究电流与电压的关系时应控制电阻的阻值不变，采用不同的定值电阻进行探究时，相同电压下的电流不同，做出的I-U图象不同，据此进行解答；
（2）①探究电流与电阻关系时，要保持电压一定，分析表中数据得出结论；
②根据滑动变阻器分压和串联电路电流相等特点分析解答．

解答 解：（1）实验中各小组所使用的定值电阻的阻值不相同时，相同电压下的电流不同，做出的I-U图象不同；
（2）①当接入电阻R₂=10Ω时，电路中的电流为I₂=0.3A，
此时滑动变阻器接入的阻值为R=$\frac{U-{U}_{2}}{{I}_{2}}$=$\frac{6V-3V}{0.3A}$=10Ω，
将R₂换为R₃=15Ω时，滑动变阻器滑片位置不动，
此时电流中的电流为I=$\frac{U}{R+{R}_{3}}$=$\frac{6V}{10Ω+15Ω}$=0.24A，
故第3次实验时，没有移动滑片就读电流表示数了，
由于电压一定时，导体中的电流与其电阻成反比，故应该为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，由于保持电阻两点电压为U_R=3V不变，
则滑动变阻器两端分的电压为U′=U-U_R=6V-3V=3V，
此时电流为I_R=I′=$\frac{{U}_{R}}{{R}_{4}}$=$\frac{3V}{30Ω}$=0.1A，
则滑动变阻器需要接入的阻值为：R′=$\frac{U′}{I′}$=$\frac{3V}{0.1A}$=30Ω＞20Ω，
此时滑动变阻器的阻值不能满足要求，故应换用以更大阻值的变阻器，故选B．
故答案为：
（1）定值电阻的阻值明显不同；
（2）0.2，没有保持电压不变；
（3）C．

点评 本题考查了探究电流与电压、电阻关系的实验，涉及到串联电路的特点和欧姆定律的应用，关键是利用好控制变量法，分析第三次实验电流表示数错误原因，要充分把握电压一定．