Question

4．同學(xué)們?cè)诨貞浱骄侩娏髋c電阻的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中．實(shí)驗(yàn)電路如圖1所示：其中電源為三節(jié)新的干電池，三個(gè)定值電阻（5Ω、10Ω、15Ω），滑動(dòng)變阻器（20Ω1A）．
（1）小明按圖正確連接電路后，先將5Ω和10Ω的電阻分別連入電路中，閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑片，使與電阻并聯(lián)的電壓表的示數(shù)均為1.5V，并記下對(duì)應(yīng)的電流值； 但當(dāng)他把15Ω的電阻連入電路替換掉10Ω的電阻后，無(wú)論如何調(diào)節(jié)滑片也無(wú)法得到對(duì)應(yīng)的電流值，請(qǐng)你幫他想出兩種解決這個(gè)問(wèn)題的辦法
①適當(dāng)降低電源電壓（電源用兩節(jié)電池串聯(lián)）②在電壓表量程內(nèi)適當(dāng)提高電壓表監(jiān)控的電壓
（2）而小聰組在做該實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于粗心把測(cè)得的數(shù)據(jù)記在了如圖2的一張紙上，請(qǐng)你幫他們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)據(jù)記錄表格、將數(shù)據(jù)填入表格并寫出分析處理數(shù)據(jù)得出正確的結(jié)論的過(guò)程．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)串聯(lián)電路的電壓、電流規(guī)律結(jié)合歐姆定律計(jì)算出電阻為15Ω時(shí)滑動(dòng)變阻器的阻值，與滑動(dòng)變阻器的最大阻值比較得出此現(xiàn)象的原因和解決的方法．
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)量的數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格；分析表表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，然后得出結(jié)論．

解答 解：（1）當(dāng)改用15Ω的電阻時(shí)，電路中的電流：
I=$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{1.5V}{15Ω}$=0.1A，
滑動(dòng)變阻器的阻值為：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{U-{U}_{R}}{I}$=$\frac{4.5V-1.5V}{0.1A}$=30Ω，
滑動(dòng)變阻器選用“20Ω 1A”時(shí)，無(wú)論怎樣移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，都無(wú)法使電壓表的示數(shù)達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求的值，可以采取以下方法中任意一種即可：
①適當(dāng)降低電源電壓（電源用兩節(jié)電池串聯(lián)）；
②在電壓表量程內(nèi)適當(dāng)提高電壓表監(jiān)控的電壓；
③換最大阻值不低于30Ω的滑動(dòng)變阻器．
（2）實(shí)驗(yàn)需要記錄電阻、電流，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格如下表所示：

電阻R/Ω	5	10	15
電流I/A	0.30	0.15	0.10

觀察數(shù)據(jù)可知：$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}}=\frac{0.3A}{0.15A}=\frac{2}{1}$，$\frac{{R}_{1}}{{R}_{2}}=\frac{5}{10}=\frac{1}{2}$，
所以$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}}$=$\frac{{R}_{2}}{{R}_{1}}$；
$\frac{{I}_{2}}{{I}_{3}}$=$\frac{0.15A}{0.10A}$=$\frac{3}{2}$，$\frac{{R}_{2}}{{R}_{3}}$=$\frac{10A}{15A}$=$\frac{2}{3}$，
所以$\frac{{I}_{2}}{{I}_{3}}$=$\frac{{R}_{3}}{{R}_{2}}$；
同理$\frac{{I}_{1}}{{I}_{3}}$=$\frac{{R}_{3}}{{R}_{1}}$；
由以上數(shù)據(jù)分析可以得出結(jié)論：導(dǎo)體兩端的電壓不變時(shí)，導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體的電阻成反比．
故答案為：
（1）適當(dāng)降低電源電壓（電源用兩節(jié)電池串聯(lián)）；
在電壓表量程內(nèi)適當(dāng)提高電壓表監(jiān)控的電壓（或換最大阻值不低于30Ω的滑動(dòng)變阻器）；
（2）實(shí)驗(yàn)需要記錄電阻、電流，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格如下表所示：

電阻R/Ω	5	10	15
電流I/A	0.30	0.15	0.10

觀察數(shù)據(jù)可知：$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}}=\frac{0.3A}{0.15A}=\frac{2}{1}$，$\frac{{R}_{1}}{{R}_{2}}=\frac{5}{10}=\frac{1}{2}$，
所以$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}}$=$\frac{{R}_{2}}{{R}_{1}}$；
$\frac{{I}_{2}}{{I}_{3}}$=$\frac{0.15A}{0.10A}$=$\frac{3}{2}$，$\frac{{R}_{2}}{{R}_{3}}$=$\frac{10A}{15A}$=$\frac{2}{3}$，
所以$\frac{{I}_{2}}{{I}_{3}}$=$\frac{{R}_{3}}{{R}_{2}}$；
同理$\frac{{I}_{1}}{{I}_{3}}$=$\frac{{R}_{3}}{{R}_{1}}$；
結(jié)論：導(dǎo)體兩端的電壓不變時(shí)，導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體的電阻成反比．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)操作分析、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的判斷和分析圖象得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的判斷是本題的難點(diǎn)，要根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理認(rèn)真分析方可解決．