Question

17．在探究“电阻上的电流跟两端电压关系”的实验过程中，小敏设计了如图所示的电路图，其中电源电压为3V，电阻R₁为20Ω，变阻器R₂上标有“15Ω，1A”字样．
（1）请你帮他选择电表并确定量程：电路图中的①处应连接电压表；电流表应选0～0.6A的量程．
（2）如表是小敏记录的实验数据，据此可以得出的规律是：电阻一定时，导体中的电流与导体两端的电压成正比．

实验次数	1	2	3
电压U/V	2	2.4	2.8
电流I/A	0.1	0.12	0.14

（3）小敏在实验中想把电压表的示数调到1V，但无论怎样调节都无法达到要求，其原因可能是：滑动变阻器的最大阻值太小．
（4）小敏还想用这个电路研究电流跟电阻的关系，并与表中的第一次实验数据做比较，于是他把20Ω的电阻换成10Ω，闭合开关，小敏的下一步操作是调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为2V，记录数据，接着他把10Ω换成5Ω，重复上述操作．

Answer 1

分析 （1）根据电流表是串联使用、电压表是并联使用确定两表的名称；根据电源电压和电路中的最小电阻确定最大电流，进而确定电流表选择的量程；
（2）实验时同一电阻，电阻阻值一定，根据表中数据的电流与电压的关系得出结论；
（3）串联电路电阻具有分压作用，电阻R₁两端电压的高低，决定于滑动变阻器接入电路电阻的大小；
（4）串联电路定值电阻两端电压随电阻的变化而变化，接入电路的电阻阻值发生变化，两端电压也相应地发生改变；研究电流与电阻的关系，要控制电压不变，据此分析回答．

解答 解：
（1）与定值电阻并联的①是电压表，如果是电流表，则定值电阻被短路；串联在电路中的②电表应该为电流表，如果是电压表，则电路断路；
电源电压U=3V，电路中的最小电阻为R₁=20Ω（此时滑动变阻器连入的电阻为0），最大电流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3V}{20Ω}$=0.15A，所以电流表选择小量程0～0.6A；
（2）导体的电阻20Ω一定，导体两端的电压从2V到2.8V，导体中的电流从0.1A到0.14A，电压增加几倍，电流也增加几倍，故得结论：电阻一定时，导体中的电流与导体两端的电压成正比；
（3）串联电路起分压作用，无论怎样调节都无法把电压表的示数调到1V，说明定值电阻两端电压太大，滑动变阻器分得的最大电压太小，即滑动变阻器的最大阻值太小．
（4）表中的第一次实验数据，定值电阻两端的电压U=2V；将定值电阻由20Ω换成10Ω，阻值减小，两端电压也相应减小；要保持两端电压不变，必须调节滑动变阻器，使其连入阻值减小，才能保持电压表示数不变．
故答案为：
（1）电压；0～0.6A；
（2）电阻一定时，导体中的电流与导体两端的电压成正比；
（3）滑动变阻器的最大阻值太小；
（4）调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为2V．

点评 本题主要考查的是电流与电压电阻的关系，探究方法是控制变量法．解题的关键是熟悉探究过程和串联电路的分压作用．叙述电流与电压的关系时，一定注意是“电流与电压”成正比，而不是“电压与电流”成正比．