Question

8．在“探究电流与电压、电阻的关系”的实验中，老师给同学们准备了以下器材：电源（电压恒为4.5V），“5Ω、10Ω、15Ω、20Ω”的定值电阻各1个，两个滑动变阻器（规格分别是“5Ω 2A”“20Ω  1A”），电流表，电压表，电源，开关和导线若干．
（1）请用笔画线表示导线，在图1中将实验电路连接完整．

（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于c（选填“c”或“d”）端．
（3）闭合开关，三次调节滑动变阻器，得到图2表中的数据：由这些数据：
 ①可看出电流与电压的关系．
②请在图示坐标纸上描点画出U-I图象．

实验次数	1	2	3	4	5
电压U/V	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5
电流I/A	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5

③由此得出的实验结论是：电阻不变，导体中的电流与它两端的电压成正比
 ④在该实验中滑动变阻器的作用是改变电路中的电流值和电压表的示数．
（4）在“探究电流与电阻的关系”的实验中：
 ①先在ab间接入10Ω的电阻，闭合开关，移动滑片，使电压表的示数为3V，读出电流表的示数；再改接15Ω的电阻，此时滑片应向c（填“c”或“d”）端移动，这样移动滑片的目的是增大滑动变阻器的分压．
 ②实验过程中改接20Ω的电阻进行实验时，发现无论怎样移动滑动变阻器滑片，电压表的示数始终无法达到3V．经检查，电路连接无误，各元件均完好，请你找出一种可能的原因：滑动变阻器最大阻值太小．
（5）在实验过程中，王强同学认为，由于电源电压没有超过电压表所选量程．因此在闭合开关前，可以将滑动变阻器的滑片置于任意位置．你认为他的想法是否正确并说明理由错误；电流表的测量值可能超过所选量程的最大值．
刘静同学读取电流表的示数后，感觉比其它实验组的示数大一些，于是他断开开关又仔细观察发现电流表的示数还有0.04A的示数，这时才意识到使用电流表之前还必须电流表测量前没有调零．

Answer 1

分析 （1）根据电流表和滑动变阻器的接法分析；
（2）连接电路时滑动变阻器阻值应调节至最大；
（3）根据实验表格中的数据分析；滑动变阻器能改变电路中的电流值和电压值；
（4）①当将电阻由5Ω更换为10Ω后，定值电阻阻值变大，定值电阻分压变大，滑动变阻器分压变小，为保证电阻两端电压不变，应向c端移动滑动变阻器滑片，使滑动变阻器接入电路的阻值变大，使定值电阻两端电压保持3V不变；②根据滑动变阻器分压和串联电路电流相等特点分析解答．
（5）电路中电阻过小时，会导致电流太大，根据电流表的正确使用方法分析解答．电流表读数前要观察指针是否在零刻度．

解答 解：（1）由题意可知电流表的量程为0-0.6A，滑动变阻器采用一上一下的接法；电流表与用电器串联接入电路中，实物图为：

（2）连接电路时滑动变阻器阻值应调节至最大，即在c端；
（3）①由表格可知，该实验探究的是电流与电压的关系；②根据表格中数据描点并连线，如图所示：

③由上图知，电阻不变，导体中的电流与它两端的电压成正比；
④滑动变阻器通过调节电阻的大小，能改变电路中的电流值和电压表的示数；
（4）①定值电阻由10Ω更换为15Ω后，定值电阻分压变大，大于原来的电压，为保持定值电阻两端电压不变，由电路图可知，应向c端移动滑动变阻器滑片，增大滑动变阻器接入电路的阻值，增大滑动变阻器的分压，使定值电阻两端电压减小到原来的3V，保持定值电阻两端电压一定；
②无论怎样移动滑动变阻器，20Ω电阻两端的电压始终无法达到3V，可能是滑动变阻器最大阻值太小，滑动变阻器分压太小，使电阻电阻两端的电压过大造成的．
（5）若电路中由于电路连接问题使电路中的电流过大，超过电流表的量程，会烧坏电流表，所以在闭合开关前，要把滑动变阻器的滑片移至最大阻值处．“观察发现电流表还有0.04A的读数”，没有测量时电流表有示数说明电流表测量前没有调零．
故答案为：（1）如上图；（2）c；（3）①电压；②如上图；③电阻不变，导体中的电流与它两端的电压成正比；④改变电路中的电流值和电压表的示数；（4）①c；增大滑动变阻器的分压；②滑动变阻器最大阻值太小；（5）错误；电流表的测量值可能超过所选量程的最大值；电流表测量前没有调零．

点评 本题考查了滑动变阻器的调节、实验方案的改进等问题，实验中应用了控制变量法，解题时注意该方法的应用．第（4）小题是本题的难点，知道实验过程中应控制定值电阻两端的电压不变，分析清楚电路结构、认真分析实验数据是正确解题的基础与关键．