Question

15．小宇同学在“探究电流与电阻的关系”实验中，器材如图甲所示，电源为两节新的干电池，滑动变阻器上标有“10Ω 1A”字样，阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω、30Ω的定值电阻各一个．

（1）请用笔画线代替导线，把图甲所示的电路补充完整（滑片P向右滑，滑动变阻器接入电路的电阻变大）．
（2）小宇同学首先将5Ω定值电阻接入电路，将滑片P滑到B（选填“A”或“B”）端，再闭合开关，调节滑片P，使电压表示数到达某一数值，电流表的示数如图乙所示，该示数为0.4A．
（3）接下来，小宇同学应该断开开关，并且将滑动变阻器阻值调到最大处，然后将5Ω的电阻
替换为10Ω．闭合开关，调节滑片P，使电压表示数为2V，将电流表示数记录在表格中．

实验次数	1	2	3
电阻R/Ω	5	10	20
电流I/A	0.4	0.2	0.1

（4）将定值电阻换成20Ω重复第（3）的操作，由表格中数据发现：在电压一定时，电流与电阻成反比（选填“正比”或“反比”）．本次探究中若换用30Ω的定值电阻接入电路，无论怎样调节滑片P，电压表示数始终大于（选填“大于”或“小于”）所需电压．

Answer 1

分析 （1）根据电源电压确定电压表选用的量程与电阻并联，根据滑片P向右滑，滑动变阻器接入电路的电阻变大连接变阻器；
（2）为保护电路，变阻器连入电路中电阻最大；根据电流表小量程计读数；
（3）研究电流与电阻的关系时，要控制电压表示数不变，由欧姆定律的变形公式，求出电压表示数；
连接电路过程中，应该断开开关，并且将滑动变阻器阻值调到最大；
（4）由表中数据得出结论；
根据分压原理确定变阻器连入电路中电阻最大时电压表示数分析．

解答 解：（1）电源电压为3V，电压表选用小量程与电阻并联，滑片P向右滑，滑动变阻器接入电路的电阻变大．即变阻器滑片以左电阻丝连入电路中，如下所示：

（2）为保护电路，变阻器连入电路中电阻最大，小宇同学首先将5Ω定值电阻接入电路，将滑片P滑到B端，再闭合开关，调节滑片P，使电压表示数到达某一数值，电流表的示数如图乙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，示数0.4A；
（3）研究电流与电阻的关系时，要控制电压表示数不变，由欧姆定律的变形公式，电压表示数U=IR=0.4A×5Ω=2V
，小宇同学应该断开开关，并且将滑动变阻器阻值调到最大，然后将5Ω的电阻替换为10Ω．闭合开关，调节滑片P，使电压表示数为2V，将电流表示数记录在表格中．
（4）将定值电阻换成20Ω重复第（3）的操作，由表格中数据发现：电阻为原来的几倍，通过的电流为原来的几分之一，故在电压一定时，电流与电阻成反比．
本次探究中若换用30Ω的定值电阻接入电路，当变阻器全部电阻接入电路时，根据分压原理，电压表示数为
U_表=$\frac{{R}_{定}}{{R}_{定}+{R}_{滑大}}$U=$\frac{30Ω}{30Ω+10Ω}$×3V=2.25V，电压表示数始终大于所需电压．
故答案为：（1）如上所示；（2）B；0.4；（3）断开开关；2；0.4；（4）反比；大于．

点评 探究电流与电阻的关系，考查电路的连接、操作过程、注意事项、控制变量法的运用的及对器材的要求．