Question

9．在探究“电流与电阻的关系”的实验中有如下实验器材：电源（4.5V），电流表、电压表各一只，开关一个，三个定值电阻（5Ω、10Ω、15Ω），滑动变阻器R₁“20Ω  1A”，滑动变阻器R₂“50Ω  1A”，导线若干．

电阻（Ω）	5	10	15
电流	0.3	0.15	0.1

（1）小明连接电路如图，请在图中用笔画线代替导线帮他将实验电路连接完整；
（2）电路连接完整后，小明闭合开关，发现电流表有示数，电压表指针超过量程．小明操作中的错误是滑动变阻器的滑片未滑到最大阻值处；
（3）纠正错误后，小明先将5Ω的电阻连入电路中，闭合开关，移动滑片，使电压表的示数为1.5V，并记下电流值；再分别改接10Ω、15Ω的电阻，重复上述实验，得到了上表中的实验数据；
（4）将5Ω电阻换成10Ω电阻后，闭合开关，应将滑动变阻器的滑片向右（选填“左”或“右”）移动，当观察到电压表示数为1.5V时，才能记录电流表示数；
（5）实验中小明应选择的滑动变阻器是R₂（（选填“R₁”或“R₂”），若选择了另外一个滑动变阻器，根据实验中定值电阻两端控制的电压值，他选择的定值电阻的阻值最大不能大于10Ω，实验中多次移动滑动变阻器滑片的目的是测出多组实验数据，得出普遍结论．
（6）通过上述实验得出的结论是在电压一定时，电流与电阻成反比．

Answer 1

分析 （1）根据实验原理与实验目的连接实物电路图．
（2）根据实验注意事与电路现象分析答题．
（4）根据控制变量法的要求分析答题．
（5）根据串并联电路特点求出滑动变阻器的最小阻值，然后选择滑动变阻器；为得出普遍结论，应进行多次实验．
（6）分析表中实验数据然后得出结论．

解答 解：（1）由表中实验数据可知，最大电流为0.3A，电流表选择0～0.6A量程，把电流表串联接入电路，实物电路图如图所示：

（2）闭合开关，电流表有示数，电压表超过其量程，说明电阻两端电压太大，滑动变阻器分压太小，这是由于滑片没有置于阻值最大处造成的．
（4）将5Ω电阻换成10Ω电阻后，定值电阻两端分压变大，大于1.5V，滑动变阻器分压减小，为保持电阻两端电压不变，应向右移动滑片，使滑动变阻器接入电路的阻值增大，减小定值电阻分析，直到电压表示数为1.5V为止．
（5）由表中实验数据可知，当定值电值阻值为15Ω时，电路电流为0.1A，此时滑动变阻器接入电路的阻值：R_滑=$\frac{U-{U}_{R}}{I}$=$\frac{4.5V-1.5V}{0.1A}$=30Ω，因此滑动变阻器应选R₂．
由表中数据可知，电路中控制电阻两端的电压值为U_R=IR=15Ω×0.1A=1.5V，
当滑动变阻器接入电路中的电阻值最大时，此时所选择的定值电阻的阻值最大，且控制定值电阻两端的电压为1.5V，电路中的电流为I=$\frac{U-{U}_{R}}{{R}_{滑}}$=$\frac{4.5V-1.5V}{20Ω}$=0.15A，
定值电阻的阻值为：R=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{1.5V}{0.15A}$=10Ω；
若定值电阻的阻值超过10Ω，则定值电阻两端的电压会超过1.5V；
实验中，要探究电流与电阻的关系，换了不同阻值的电阻后，应该调节滑动变阻器，使不同的定值电阻两端的电压保持不变，测出多组实验数据，得出普遍结论；
（6）由表中实验数据可知，在电压一定时，电流与电阻的乘积是定值，即电流与电阻成反比．
故答案为：（1）电路图如图所示；（2）滑动变阻器的滑片未滑到最大阻值处；（4）右；1.5；（5）R₂；10；测出多组实验数据，得出普遍结论；（6）在电压一定时，电流与电阻成反比．

点评 本题考查了连接实物电路图、实验注意事项、实验器材选择、实验操作、实验数据分析等问题；探究电流与电阻关系实验时，要控制电阻两端电压保持不变，为得出普遍结论，应进行多次实验，测出多组实验数据．