Question

8．如图所示是某种实验小组探究“电流与电阻关系”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“20Ω 1A”的滑动变阻器一个，导线若干．实验中所测得的几组电流、电压值如表所示．

实验次数	1	2	3
电阻R/Ω	5	10	15
电流I/A	0.6	0.3	0.24

（1）由于操作不当，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，正确的数据应该是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4次实验，发现实验无法进行下去，你认为判断无法进行实验的依据是无法使电压表示数达到3V，为完成第4次实验，你的解决方案是换用最大阻值大于或等于30Ω的变阻器．

Answer 1

分析 （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）当接入电阻R₂=10Ω时，电路中的电流为I₂=0.3A，两端的电压为U₂=10×0.3A=3V，此时滑动变阻器接入的阻值为R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{2}}$=$\frac{6V-3V}{0.3A}$=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=$\frac{U}{R}$=$\frac{6V}{15Ω+10Ω}$=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，故正确的数据应该是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，
因为U_R=U′，故滑动变阻器需要接入的阻值R′=R₄=30Ω＞20Ω，此时滑动变阻器的阻值不能满足要求，无法使电压表示数达到3V，故应换用最大阻值大于或等于30Ω的变阻器．
故答案为：（1）3；0.2；（2）无法使电压表示数达到3V；换用最大阻值大于或等于30Ω的变阻器．

点评 此题为实验中最为典型的探究电流与电压、电阻关系的实验题，该题关键难点是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．