Question

1．在探究“导体中的电流与导体的电阻关系”的试验中，使用的实验器材有：电压为6V的电源、滑动变阻器“20Ω 1A”，不同阻值的定制电阻5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω、30Ω，电流表、电压表、开关各一个，导线若干．

（1）按电路图连接好实物图，开关闭合前，应当将滑动变阻器滑片滑到B端（选填“A”“B”）
（2）闭合开关后，小神同学发现电流表有示数，移动滑动变阻器滑片，电压表实数始终未0，造成这一现象的原因可能是A
A、电阻短路   B、电流表坏了  C、滑动变阻器短路    D、电压表短路
（3）排除故障后，电表又选择了适合的量程，小神将5Ω、10Ω、15Ω的定值电阻介入电路，所测得的几组电流、电压如表1，由于操作不当，导致期中有一组数据存在错误，请判断第3次试验数据存在错误，产生这种错误的原因是没有移动滑片就读电流表示数了，纠正错误后，可得出的试验结论是：在电压一定时，导体的电流与电阻成反比．
表1

实验次数	1	2	3
电阻R/Ω	5	10	15
电流I/A	0.6	0.3	0.24

（4）爱思考的小神在想，是不是任意设定一个电压表示数U₀都能完成上述试验．通过实验发现，并不是任意一个U₀都能完成实验．若仍用上述所有材料，本实验应控制不变的电压值U₀最小值为1.2V，最大值为6V．

Answer 1

分析 （1）为保护电路，在闭合开关前，应将滑片移至最大阻值处；
（2）电流表有示数，说明整个电路是通路，电压表无示数，说明电压表被短路．
（3）探究电流与电阻关系时，要保持电压一定，分析表中数据得出结论；
（4）根据滑动变阻器的调节电压的作用分析．

解答 解：（1）由图甲知，滑动变阻器的下面接了左边的A接线柱，所以在闭合开关前，应将滑片移至最右端即B端；
（2）电压表测量灯泡两端电压，电流表测量电路电流；闭合开关后，电流表有示数，则电路是通路，电压表无示数，说明与电压表并联的部分短路，即电阻短路；
（3）当接入电阻R₂=10Ω时，电路中的电流为I₂=0.3A，此时滑动变阻器接入的阻值为R=$\frac{U-{U}_{2}}{{I}_{2}}$=10Ω，将R₂换为R₃=15Ω时，滑动变阻器滑片位置不动，此时电流中的电流为I=$\frac{U}{R+{R}_{3}}$=0.24A，故第3次实验时，没有移动滑片就读电流表示数了，由于电压一定时，导体中的电流与其电阻成反比，故应该为I'=$\frac{3V}{15Ω}$=0.2A；
由表格中的数据可知：在电压一定时，导体的电流与电阻成反比；
（4）滑动变阻器能改变电压表的示数，当滑动变阻器接入电路的电阻为0时，电阻两端的电压是最大的，故最大电压为6V；
当滑动变阻器的电阻最大时，电压表的示数最小，由串联电路的电阻分压的特点可知：电阻越小，分担的电压越小，当电阻为5Ω时分担的电压最小，此时电路的总电阻为：R_总=R+R'=5Ω+20Ω=25Ω，电路中的电流为：I=$\frac{U}{{R}_{总}}$=$\frac{6V}{25Ω}$=0.24A；电压表的示数为：U₀=IR=0.24A×5Ω=1.2V．
故答案为：（1）B；（2）A；（3）3；没有移动滑片就读电流表示数了；在电压一定时，导体的电流与电阻成反比；（4）1.2；6．

点评 本题是探究电流与电阻关系的实验，考查了滑动变阻器的连接、电流表的读数及欧姆定律在串联电路中的应用，其中（4）是本题的难点，关键能分析出所需滑动变阻器的最大值及滑动变阻器阻值最大时，电阻两端能达到的最小和最大电压．