题目内容

2．如图所示是“探究通过导体的电流与电压、电阻的关系”的电路图，其中R是电阻箱．一实验小组正确连接电路并正确操作后，记录表一、表二的数据．
表一
实验序号电压U/V电流I/A
11.00.20
21.50.30
32.00.40
表二
实验序号电压R/Ω电流I/A
150.40
2100.20
3200.10
图13
（1）连接电路时开关应该断开，滑片应置于右端．
（2）分析数据可知：
①表一是探究通过导体的电流与电压的关系是记录的数据，可得出的结论是在电阻不变时，通过导体的电流与电压成正比，电阻箱接入电路的阻值为5Ω．
②表二是探究另一问题是记录的数据，可得出结论是在电压不变时，通过导体的电流与电阻成反比，实验中滑动变阻器除能保护电路外，另一个作用是控制电阻箱的电压不变．
（3）若进行表二问题探究的实验中电路连接无误，各元件均完好，所用滑动变阻器的规格为“15Ω 1A”，将电阻箱的阻值由10Ω调为20Ω进行实验时，发现无论怎样滑动变阻器，电阻箱两端的电压始终无法达到要求．一种可能原因是变阻器的最大阻值太小，改进的办法是换用最大阻值较大的变阻器．

分析 （1）为保护电路，连接电路时开关应该断开，滑片应置于阻值最大处；
（2）①根据表中电流随电压的变化关系回答；
分析表中变化的数据，根据控制变量法，分析电流与变化的关系，由欧姆定律求电阻箱的阻值；
②纵向分析表中数据，根据控制变量法得出结论；根据实验目的分析变阻器的作用；
（3）研究通过导体的电流与电阻的关系时，要控制电压不变，根据串联电路电压的规律和分压原理分析回答．

解答 解：（1）为保护电路，连接电路时开关应该断开，滑片应置于阻值最大处，即右端．
（2）①表一记录的是电流随电压的变化关系，是探究通过导体的电流与电压的关系；
根据控制变量法，要控制电阻不变，纵向分析表一数据可知：电压变为原来的几倍，通过的电流变为原来的几倍，故可得出的结论是：在电阻不变时，通过导体的电流与电压成正比；
由欧姆定律，电阻箱接入电路的阻值为R=$\frac{U}{I}=\frac{1V}{0.2A}$=5Ω．
②表二是探究另一问题，记录的是电流随电压的变化规律，根据控制变量法，要保持电压不变，纵向比较表中数据，电阻为原来的几倍，通过的电流为原来的几分之一，即可得出结论是，在电压不变时，通过导体的电流与电阻成反比；
根据控制变量法，本实验中，要控制电压表示数不变，当换上不同的电阻时，电压表示数会变化，故变阻器的另一个作用是控制电阻箱的电压不变；
（3）若进行表二问题探究的实验中电路连接无误，各元件均完好，所用滑动变阻器的规格为“15Ω 1A”，将电阻箱的阻值由10Ω调为20Ω进行实验时，根据分压原理，电压表示数变大，为控制电压表示数不变，应增大变阻器连入电路中的电阻大小，分去更多的电压，便现无论怎样滑动变阻器，电阻箱两端的电压始终无法达到要求．一种可能原因是变阻器的最大阻值太小，改进的办法是：换用最大阻值较大的变阻器．
故答案为：（1）断开；右；
（2）①通过导体的电流与电压；在电阻不变时，通过导体的电流与电压成正比；5；
②在电压不变时，通过导体的电流与电阻成反比；控制电阻箱的电压不变；
（3）变阻器的最大阻值太小；换用最大阻值较大的变阻器．

点评 本题探究通过导体的电流与电压、电阻的关系，考查控制变量法及数据分析能力及对器材的要求．为电学实验的重要内容，要掌握．

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