Question

3．【实验名称】探究电流与电压、电阻的关系
【实验器材】实验桌上有大量的器材，所有器材及规格如下：3节串联蓄电池、3节串联干电池、7根导线、开关一个、5Ω和10Ω的定值电阻各一个、标有“2.5V   0.7A”的小灯泡一只、电流表和电压表各一只、标有“15Ω  2A”的滑动变阻器一只．实验中两位同学商定电压表的示数保持2V不变；为顺利完成实验，上面的器材中不能选择的是灯泡和三节串联蓄电池．
【设计实验与制订计划】同学们完成了实验方案的三次设计．

由图甲到图乙，改进的理由是：使电阻保持不变；
由图乙到图丙，改进的理由是：为了改变电压，便于得到多组数据，寻求普遍规律．他这样做的目的是为了保护电路．

Answer 1

分析 （1）①当探究电流与电压的关系时，要控制导体的电阻大小不变，改变电压的大小，研究电流随电压的变化关系；
当探究电流与电阻的关系时，要控制电阻的电压大小不变，研究电流与电阻的关系；
因灯的电阻大小随温度的变化而变化，无法控制其大小，所以本实验中器材不能选择灯泡；
②假设选用3节串联的蓄电池作为电源，根据分压原理，求出变阻器的最小阻值和题中条件对比，从而确定电源的选择；
（2）对比甲乙两图，在上面分析①的基础上作答；
对比乙、丙两图，从变阻器的作用及避免得出偶然性的结论角度回答．

解答 解：（1）因灯的电阻大小随温度的变化而变化，无法控制其大小，所以本实验中器材不能选择灯泡；
若选用3节串联的蓄电池，则电压为2V×3=6V，变阻器应分去的电压为6V-2V=4V，根据分压原理，变阻器连入电路中的阻值为定值电阻的$\frac{4V}{2V}$=2倍，当接入10Ω的定值电阻时，变阻器的阻值至少为2×10Ω=20Ω＞15Ω，所以不能选用3节串联的蓄电池；
（2）对比甲乙两图，由上面的分析，不能用灯泡作实验，应换成定电阻；
对比乙、丙两图，乙图中，没有变阻器，对电路元件没有保护作用；而丙图的设计不但对电路元件有保护作用，而且通过调节滑动变阻器的滑片可方便地改变定值电阻的电压，记下对应的电流，获取多组数据，这样，可避免实验的偶然性，得出具有普遍性的结论．
故答案为：（1）灯泡；三节串联蓄电池；
（2）使电阻保持不变；为了改变电压，便于得到多组数据，寻求普遍规律；保护电路．

点评 本题探究电流与电压、电阻的关系，主要考查器材的选择及学生对实验方案的评估能力及尝试改进实验方案的能力，是当前中考的热点问题，有一定难度．