Question

16．小王用如图甲所示的实验器材探究“电流与电阻的关系”．电源电压恒为3V，滑动变阻器上标有“20Ω 2A”字样，阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω、50Ω的定值电阻各一个．
（1）请你用笔画线代替导线，把图甲所示的实验电路补充完整．
（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移至B端（选填“A”或“B”）．
（3）小王将5Ω定值电阻接入电路后，闭合开关，发现电流表有示数，但是电压表无示数，则电路中的故障可能是定值电阻被短路．排除故障后，调节滑动变阻器，使电压表示数为2V．
（4）将5Ω定值电阻换成10Ω定值电阻，闭合开关，为了保持电压表的示数不变，应将滑动变阻器的滑片P向B（选填“A”或“B”）移动，记录此时各表的示数
（5）将10Ω定值电阻换成20Ω定值电阻，重复步骤（4）．

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	50	0.04

（6）如表为小王同学提交的实验数据，李老师指出有的数据不合理，你认为不合理的是实验序号为4的数据，理由是当定值电阻为50Ω时，所需滑动变阻器的阻值为25Ω，大于滑动变阻器的最大阻值．
（7）分析合理的数据可得出结论：当电压一定时，通过导体中的电流与电阻成反比．

Answer 1

分析 （1）电压表与电阻并联，电流表、滑动变阻器与电阻串联，滑动变阻器要接一上一下；
（2）开关闭合前，滑动变阻器应连入最大电阻，保护电路；
（3）根据电流表有示数和电压表无示数进行分析具体原因；
（4）根据串联电路的分压特点，换接电阻后，应保持电压表的示数不变，根据串分压的知识判断滑片的移动方向；
（6）根据欧姆定律求出若换用50Ω的定值电阻进行实验时滑动变阻器的阻值，与变阻器的最大阻值比较得出结论；
（7）电流与电阻的关系：电压一定，电流与电阻成反比；

解答 解：
（1）电压表与电阻并联，由于电源电压为3V，所以应选择0～3V的量程；如图所示：

（2）为了保护电路，开关闭合前，应将滑片P移到阻值最大处．由于已接入左下A端，所以滑片应移到阻值最大端即B端；
（3）电流表有示数，电压表无示数，说明与电压表并联部分发生短路，则可能是定值电阻短路；
（4）由于探究“电流与电阻的关系”，应保持电压表的示数不变．将5Ω电阻换成10Ω后，根据串联电路的分压特点，则电压表的示数会变大，要保持电压表的示数不变，所以应该增大滑动变阻器的阻值，即应将滑动变阻器的滑片P向B端移动．
（6）由表格中第一组数据知，电阻两端的电压为：
U=IR=0.4A×5Ω=2V；
当定值电阻为50Ω时，电路中的电流为0.04A，所以滑动变阻器的电阻应为：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3V-2V}{0.04A}$=25Ω＞20Ω，可知使用此滑动变阻器无法完成改组数据．
（7）电流和电阻的关系为：当电压一定时，通过导体中的电流与电阻成反比．
故答案为：（1）如上图；（2）B；（3）定值电阻被短路；（4）电压；B；（6）当定值电阻为50Ω时，所需滑动变阻器的阻值为25Ω，大于滑动变阻器的最大阻值；（7）反．

点评 此题是探究电流和电阻的关系实验，考查了控制变量法的应用，同时考查了电流表、电压表、滑动变阻器的接法，电路故障的判断，属于常见的实验题．