Question

3．某同学接图所示的电路图连接电路进行探究性实验．实验时电阻R₁保持不变，滑动变阻器R₂的最大阻值是20Ω在，三次改变滑动变阻器滑片P的位置，得到表中的实验数据：

次数	A1的示数（A）	A2的示数（A）	V1的示数（V）	V2的示数（V）	V的示数（V）
1	0.4	0.4	4	8	12
2	0.6	0.6	6	6	12
3	0.8	0.8	8	4	12

请回答：
（1）图示电路是串联电路，电压表V测电源的电压；
（2）比较电流表A₁和A₂的示数，可得结论：串联电路电流处处相等
（3）比较三只电压表示数，可得结论：串联电路电源电压等于各用电器两端电压之和
（4）比较电流表A₁（或A₂）和电压表V₁示数，可得结论：电阻一定时，电流与电压成正比
（5）定值电阻R₁=10Ω，第3次实验中R₂未接入电路的电阻为5Ω．
（6）第三次实验后，如果将电阻R₁换成一个阻值为20Ω的定值电阻，而其他任何元件均不改变且不调节，各电压表示数变化为：电流表A₁，A₂减小，电压表V₁增大，V₂减小，V不变
（7）若想“研究电流和电阻”的关系，则 在（6）的基础上应将滑片P向右调节，直到V₁的示数仍为4V为止，这时可归纳出的结论是在电压一定时，通过导体的电流与电阻成反比．

Answer 1

分析 （1）根据串联电路电压规律和电流规律进行分析，即串联电路时将各用电器顺次连接；电压表与被测用电器并联，电流表与被测用电器串联；
（2）串联电路处处电流相等；
（3）串联电路两端的电压等于各部分电压之和；
（4）（5）根据欧姆定律求出定值电阻的阻值．
（6）先分析电路中总电阻的变化，然后根据欧姆定律判断电流表示数的变化；利用串联电路分压的特点判断电压表V₁、V₂示数的变化；
（7）探究电流和电阻的关系时，需保持电压表的示数不变，因此需移动滑动变阻器使V₁的示数不变，据此分析滑片移动的方向以及得出相应的结论．

解答 解：（1）因为电源、电阻以及电流表是依次连接的，电压表V与电源并联，所以是串联电路，电压表V测量电源电压；
（2）从表格中可以看出，电流表A₁和A₂的示数相等，即串联电路处处电流相等；
（3）从表格中可以看出V的示数等于另外两个电压表示数和，即串联电路电源电压等于各用电器两端电压之和；
（4）从表格数据可以得出电流表A₁（或A₂）和电压表V₁示数之比为定值，故可以得出：电阻一定时，电流与电压成正比，即通过R₁的电流与R₁两端的电压成正比；
（5）从表格中读出R₁和R₂的电压和电流，即R₁=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{4V}{0.4A}$=10Ω，R₂=$\frac{{U}_{2}}{{I}_{2}}$=$\frac{4V}{0.8A}$=5Ω；
（6）当其他任何元件均不改变也不调节，将电阻R₁换成一个阻值为20Ω的定值电阻后，电路中的总电阻变大，由欧姆定律可知，电路中的电流变小，即电流表A₁，A₂减小；
因为串联电路起分压作用，所以R₁分得的电压变大，R₂分得的电压减小，故电压表V₁增大，V₂减小；由于电源电压不变，则V不变．
（7）第三次实验后，如果将电阻R₁换成一个阻值为20Ω的定值电阻，需使电压表V₁的示数不变，故需将滑片向右移动，增大滑动变阻器两端电压，使电压表V₁的示数减小，直到等于4V为止；故可得出的结论为：在电压一定时，通过导体的电流与电阻成反比．
故答案为：（1）串；电源．（2）串联电路电流处处相等．（3）串联电路电源电压等于各用电器两端电压之和．（4）电阻一定时，电流与电压成正比；（5）10；5；（6）电流表A₁，A₂减小，电压表V₁增大，V₂减小，V不变；（7）右；V₁的示数仍为4V；在电压一定时，通过导体的电流与电阻成反比．

点评 本题考查了实验数据分析等问题，熟练应用控制变量法、认真分析实验数据是正确解题的关键；即研究电流与电压的关系要保持电阻不变；研究与电阻的关系要保持电压不变．