Question

14．（1）某同学用图甲所示的电路探究“通过导体的电流与电压、电阻的关系”，电源电压恒为3V．
①闭合开关后，电流表无示数，但电压表有示数，原因可能是C．
A．电流表断路   B．电压表断路   C．R₁断路     D．R₂断路
②探究电流与电压的关系时，应保持R₁不变（R₁/R₂）．
③探究电流与电阻的关系时，当R₁的阻值是2Ω，电流表示数是1.0A；要使电流表示数是0.5A，R₁的阻值是4Ω；多次测量后，作出的I～R₁图象是图乙中的D．

（2）小明利用图丙所示的电路做“探究通过导体的电流与导体电阻的关系”的实验．他使用的器材有：两节干电池，阻值为5Ω（R₁）、10Ω（R₂）、20Ω（R₃）的定值电阻、“15Ω lA”的滑动变阻器、电流表、电压表和开关各一只，导线若干．正确连接好电路后，小明首先将R₁接入电路，移动滑动变阻器滑片使R₁两端的电压为1.5V，读出电流表的示数．①小明将用R₂替换R₁接入电路，接下来他应该进行的操作是移动滑动变阻器滑片使R₂两端的电压为1.5V，读出电流表的示数．
②小明用R₃替换R₂接入电路进行实验，发现无论怎样移动滑动变阻器，R₃两端的电压始终无法达到1.5V．经检查，电路连接无误，各元件均完好．请你帮他找出一种可能的原因滑动变阻器最大阻值过小．
③在不改变电路和器材的前提下，针对②中的问题，怎样改进该实验，请写出你的办法：保持定值电阻两端的电压为2V不变．

Answer 1

分析 （1）①电流表无示数，则电路断路，电压表有示数，则与电压表并联的电路断路；
②要探究电流和电压的关系，应保持电阻不变；
③在探究电流和电阻的关系时，应保持电阻两端的电压不变，根据欧姆定律进行分析；
（2）①探究电流与电阻的关系时应控制定值电阻两端的电压不变；
②定值电阻变大时，两端电压相应变大，为保持电压一定，必须调节滑动变阻器滑片，使其接入电路电阻相应变化；
③在不改变实验器材的前提下，可适当提高电阻两端的电压，以便达到实验目的．

解答 解：（1）①电流表无示数，则电路断路，电压表有示数，则与电压表并联的R₁断路；
②由图知，该实验是探究R₁的电流和电压、电阻的关系，所以探究电流与电压的关系时，应保持R₁不变；
③探究电流与电阻的关系时，应保持电阻两端的电压不变，由题意知，U=IR=1.0A×2Ω=2V，所以要使电流表示数是0.5A，
R₁的阻值是R′=$\frac{U}{I′}$=$\frac{2V}{0.5A}$=4Ω；电压不变，电流与电阻成反比，图象应为D；
（2）①将R₁接入电路，调节滑动变阻器使电压表示数为1.5V，说明电压表的示数应控制在1.5V不变，用R₂替换R₁接入电路后，应调节滑动变阻器，使电压表的示数为1.5V；
②由图3可知，将10Ω电阻换成15Ω电阻、滑片移动到最右端时电压表的示数大于1.5V，说明定值电阻分得的电压仍然太大，即滑动变阻器的最大阻值太小；
③在不改变电路和器材的前提下，针对②中的问题，怎样改进该实验，请写出你的办法：适当提高定值电阻两端的电压，如：保持定值电阻两端的电压为2V不变．
故答案为：
（1）C；R₁；4；D；
（2）移动滑动变阻器滑片使R₂两端的电压为1.5V；滑动变阻器最大阻值过小；保持定值电阻两端的电压为2V不变．

点评 电流与电压和电阻有关，所以在探究过程中应用到控制变量法，关于电路的连接方法及注意的问题，是电学中的基础，应掌握熟练．