Question

12．小明用如图所示的电路探究“通过导体的电流与电阻的关系”．器材如下：电压为3V的电源，标有“20Ω2A”字样的滑动变阻器，阻值为5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻各一个，电流表、电压表、开关和导线．
（1）小明把5Ω的电阻接入电路，变阻器的滑片P移到阻值最大处，闭合开关S，调节滑片P到适当位置，记录电流表的示数为0.4A．
（2）断开开关S，小明用10Ω的电阻替换5Ω的电阻，将滑动变阻器移到阻值最大位置后，闭合开关S，将滑片P向A端（选填“A”或“B”）移动，保持电压表的示数为2V．
（3）实验数据如下表所示，可得出结论：当电压一定时，通过导体中的电流与电阻成反比．

实验次数	定值电阻/Ω	电流表示数/A
1	5	0.4
2	10	0.2
3	20	0.1

（4）以上方法在实验探究时经常用到，下列探究中用到此方法的是D．
A．探究熔丝熔断的原因  B．探究二力平衡的条件
C．探究串、并联电路电流的特点  D．探究影响动滑轮机械效率的因素．

Answer 1

分析 （1）根据表中数据计算定值电阻两端的电压，由串联电路分压的规律可知用10Ω的电阻替换5Ω的电阻后电阻两端电压的变化情况，再根据串联电路电压规律判断滑动变阻器两端电压的变化，确定滑片移动的方向以保证电压表示数不变；
（2）由表中数据关系进行分析归纳；
（3）探究“通过导体的电流与电阻的关系”时，须控制电阻两端电压不变，即采用了控制变量法．

解答 解：（1）根据I=$\frac{U}{R}$，由题可知，当接入的电阻R=5Ω时，电路电流即电流表示数I=0.4A，其两端电压即电压表示数U=IR=0.4A×5Ω=2V；
由题可知，滑动变阻器移到阻值最大位置B端即R_滑=20Ω，当接入定值电阻R₁=10Ω时，R_滑与R₁串联，电压表测R₁两端电压，
 电压表示数U'=I'R₁=$\frac{U}{{R}_{滑}+R'}$R₁=$\frac{3V}{20Ω+10Ω}$×10Ω=1V＜2V，
根据控制变量法，应保持电阻两端电压即电压表示数为2V不变，结合串联电路的分压特点，应减小变阻器接入电路的阻值，即滑片应向A移动．直至电压表示数为2V时不变．
（2）由表格中数据知，电流与电阻的乘积为定值，可得：当电压一定时，通过导体中的电流与电阻成反比；
（3）探究“通过导体的电流与电阻的关系”时，须控制电阻两端电压不变，改变电阻的大小，观察电流发生的变化情况，即采用了控制变量法．
AB、探究熔丝熔断的原因和探究二力平衡的条件，均是通过不同条件下的实验现象进行对比，再推理归纳得出结论，故AB均不符合题意；
C、探究串、并联电路电流的特点是通过多次测量，根据不同点的电流值，从数据关系上归纳一规律，故不符合题意；
D、影响动滑轮机械效率的因素有物重及机械自身阻力等因素，探究时须采用了控制变量法，故选D．
故答案为：（2）A；2；（3）反；（4）D．

点评 本题是探究电流与电阻关系的实验，考查了控制变量法的应用，电流与电阻的关系及欧姆定律在串联电路中的应用，能够根据串联分压的知识判断滑片的移动方向是解决问题的关键．