Question

1．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、开关各一个，5Ω、10Ω、20Ω、40Ω的定值电阻各一个，规格为“40Ω，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，所测得的部分电流、电压值见表1．在第2次实验中，电流表的示数如图乙所示，则通过电阻的电流为0.3A．根据表1数据可得到结论：导体电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比
表1   

实验次数	1	2	3
电压U/V	1.0	1.5	2.0
电流I/A	0.2		0.4

表2

实验次数	1	2	3
电阻R/Ω	5	10	20
电流I/A	0.4	0.2	0.15

（2）探究电流与电阻的关系时，所测得的几组电流、电阻值见表2．
①由于操作不当，导致测出的电流中有一个错误数据，请判断错误数据是0.15A．产生错误的原因是实验时没有保持定值电阻两端的电压相同，正确的数据应该是0.1A．
②纠正错误以后，该小组用40Ω的电阻替换20Ω的电阻进行了第4次实验，发现实验无法进行下去，为顺利完成第4次实验，同学们提出了下列解决方案：
A．实验时将定值电阻两端的电压最小设定为3V；
B．更换最大阻值大于或等于80Ω的滑动变阻器．

Answer 1

分析 （1）看清量程和分度值读出电流表的示数；探究电流与电压关系时，保持电阻不变，分析表中数据得出结论；
（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）电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.3A，分析表一数据可知，当电阻一定时，导体中电流与其两端电压成正比；
（2）①根据U=IR=5Ω×0.4A=2V，或10Ω×0.2A=2V，得定值电阻两端的电压为2V，因此当接入电阻R₂=10Ω时，电路中的电流为I₂=0.2A，此时滑动变阻器接入的阻值为R=$\frac{U-{U}_{2}}{{I}_{2}}$=$\frac{6V-2V}{0.2A}$=20Ω，
将R₂换为R₃=20Ω时，滑动变阻器滑片位置不动，此时电流中的电流为I=$\frac{U}{{R}_{2}+{R}_{3}}$=$\frac{6V}{20Ω+20Ω}$=0.15A，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0.1A；
②A、因为定值电阻的阻值为40Ω，滑动变阻器的最大阻值也为40Ω，根据串联电路的分压作用，电阻同样大，分压同样多，又因电源电压为6V，故每一个分3V的电压，故实验时将定值电阻两端的电压最小设定为3V；
B、纠正错误以后，该小组用40Ω的电阻替换20Ω的电阻进行了第4次实验，
当R₄=40Ω时，由于保持电阻两点电压为U_R=2V不变，此时电流为I_R=I′=$\frac{{U}_{R}}{{R}_{4}}$=$\frac{2V}{40Ω}$=0.05A，则滑动变阻器两端分的电压为U′=U-U_R=6V-2V=4V，则滑动变阻器需要接入的阻值为：R′=$\frac{{U}^{′}}{{I}^{′}}$=$\frac{4V}{0.05A}$=80Ω，故更换最大阻值大于或等于80Ω的滑动变阻器．
故答案为：（1）0.3；导体电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比；（2）①0.15；实验时没有保持定值电阻两端的电压相同；0.1．②3；80．

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．