Question

3．某小组同学在探究电流与电压、电阻的关系．
实验器材：电源（电压恒为4.5 V），电流表、电压表各一只，开关一个，六个定值电阻（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω、30Ω），一个滑动变阻器（50Ω 1A），导线若干．实验过程：
（1）小明按图连接完电路最后一根导线时，灯泡发出耀眼的光并很快熄灭．
上述现象产生的原因可能是①连接电路过程中开关没有断开；②滑动变阻器的滑片没有移到最大阻值处．
（2）小明改正错误后继续实验，通过改变定值电阻R两端的电压，测得电流、电压的值如表．可以得出：当导体的电阻一定时，通过导体的电流与其两端电压成正比．实验中他选择的电阻是10Ω

电压U/V	1.2	1.6	2.0	2.4	2.8	3.0
电流I/A	0.12	0.16	0.20	0.24	0.28	0.3

变阻器连入电路的阻值没有调到最大值（或电压表选用的量程太小）
（3）小红想探究“导体两端的电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比”的实验．小红先将5Ω的电阻连入电路中，闭合开关，移动滑片，使与电阻并联的电压表的示数为1.5V，并记下电流值；再分别改接10Ω、15Ω、20Ω、25Ω、30Ω的电阻，重复上述的实验．
①实验中，小红多次移动变阻器滑片的目的是保持电阻两端电压不变；
②当把5Ω的电阻换为10Ω后，为了保持定值电阻两端的电压不变，应使变阻器连入的阻值变大（选填“保持不变”、“变大”或“变小”）．
③在1.5V的控制电压下实验，小红所选电阻中有一个不能完成实验，该电阻是30Ω．

Answer 1

分析 （1）为保护电路，①连接电路时开关要断开，②滑动变阻器的滑片要调到使连入电阻最大的位置；
（2）分析表格中的数据结合控制变量法得出实验结论，然后欧姆定律结合表格中任意一组数据求出定值电阻的阻值；
（3）①在探究电流与电阻关系时，应移动滑片保持电阻两端电压不变．
②将5Ω的电阻换成了10Ω的电阻时，电路中的总电阻变大，它两端的电压也随之变化，为保证电阻两端的电压变为原来的值，根据串联电路的分压关系去调节即可；
③由串联电路特点求出滑动变阻器两端电压，由欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的阻值最大时电路中的电流，然后根据欧姆定律判断定值电阻的最大值．

解答 解：（1）连接好最后一根导线，灯泡立即发出明亮耀眼的光并很快熄灭，说明①连接电路时开关没有断开，②滑动变阻器的滑片没调到使连入电阻最大的位置；
（2）由表格数据可知，电流变化的倍数与电压变化的倍数相等，故可得结论：当导体的电阻一定时，通过导体的电流与其两端电压成正比；
探究电流与电压之间的关系时，应控制定值电阻的阻值不变，由表格数据可知，当U=1.2V，I=0.12A，故R=$\frac{U}{I}$=$\frac{1.2V}{0.12A}$=10Ω．
（3）①实验过程中，更换电阻后，移动滑片保持电阻两端电压不变．
②将5Ω的电阻换成了10Ω的电阻时，串联电路的总电阻变大，根据欧姆定律可知电路中电流减小，滑动变阻器分得的电压减小，电阻分得的电压变大，所以根据串联电路的分压特点需要调节滑动变阻器使接入电路的电阻变大；
③由题意知，电阻两端电压U_R=1.5V，滑动变阻器两端电压U_滑=U-U_R=4.5V-1.5V=3V，
当滑动变阻器接入电路的阻值为最大时R_滑=50Ω，电路电流I=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{滑}}$=$\frac{3V}{50Ω}$=0.06A时，滑动变阻器接入电路的阻值R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3V}{0.1A}$=30Ω＞20Ω，
因此定值电阻的最大值R=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{1.5V}{0.06A}$=25Ω＜30Ω，
所以所选的30Ω电阻中完成不了实验．
故答案为：（1）①连接电路过程中开关没有断开；②滑动变阻器的滑片没有移到最大阻值处；（2）正比；10；（3）①保持电阻两端电压不变；②变大；③30．

点评 本题考查了根据实物图画电路图、对实验数据的处理能力、电路现象的判断、滑动变阻器的使用，关键是能结合控制变量法分析实验数据判断猜想是否正确和判断滑动变阻器的作用．