Question

14．为探究电流与电压、电阻的关系，两组同学分别进行了如下的实验：

（1）第一组同学用如图1所示的电路研究电流与电阻的关系，他们选后将5Ω、15Ω、25Ω的定值电阻接入电路中A、B两点间，闭合开关，读出电流表的示数（如表），由实验数据可以看出电流I跟电阻R不成反比，该实验中选错的器材是与电阻R串联的保护电阻；请你说出应换用的器材：滑动变阻器，为保证实验正确进行，还需要的仪器是电压表．

电阻R/Ω	5	15	25
电流I/A	0.6	0.3	0.2

（2）第二组同学用如图2所示的电路研究电流与电阻的关系，电源电压保持不变，开关S闭合后，滑动变阻器的滑片P从a端移至b端，如表记录的是电流表和电压表测得的数据，根据表格中的数据可得到的结论是当电阻一定时，导体中的电流与它两端的电压成正比．

电压U/V	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0
电流V/A	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6

（3）第二组同学实验中，滑动变阻器R的最大阻值是25Ω．

Answer 1

分析 （1）探究电流跟电阻的关系时，采用控制变量法，改变定值电阻的大小，通过移动滑动变阻器的滑片，保持电压一定，记录电流大小，从而研究电流跟电阻的关系；
（2）分析表格中数据，得出电流与电压的正比例关系；
（3）当电路中电流最大时，滑动变阻器的电阻为零，此时定值电阻两端的电压等于电源电压，刚闭合开关时，滑动变阻器的阻值最大，根据电源电压、电压表的示数及电流值计算出滑动变阻器的最大阻值．

解答 解：（1）“研究导体中的电流跟导体电阻”的实验应采取控制变量法，控制电阻R两端的电压不变，以5Ω、15Ω和25Ω的定值电阻接入电路，电阻R的改变，使电路A、B两点间的电压发生改变，不能满足电阻R两端的电压保持不变的条件，所以实验数据中电流I与电阻R不成反比；
为了保持电阻R两端的电压不变；在电阻R两端并接上一个电压表，并将所串联的定值电阻改为滑动变阻器，通过移动变阻器的滑片使电压表的示数保持不变．
（2）由表格中数据知，电阻不变，电压与电流的比值为一定值，可知当电阻一定时，导体中的电流与它两端的电压成正比；
（3）由表格中数据知，当刚闭合开关时，变阻器的阻值最大，此时定值电阻两端的电压为0.5V，电路中的电流为0.1A；
当滑动变阻器的阻值为零时，定值电阻两端的电压为3V，可知电源电压U=3V；
可知变阻器阻值最大时两端电压：U_滑=3V-0.5V=2.5V；
由I=$\frac{U}{R}$可知，滑动变阻器的最大阻值：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{2.5V}{0.1A}$=25Ω．
故答案为：（1）与电阻R串联的保护电阻；滑动变阻器；电压表；（2）当电阻一定时，导体中的电流与它两端的电压成正比；（3）25．

点评 本题是探究电流与电阻、电压关系的实验，考查了对控制变量法的应用及对实验数据的分析．（3）问是该题的难点，关键能够根据数据确定电源电压及最大阻值时的电流值，注意应用好欧姆定律．