Question

20．小明要探究“通過導(dǎo)體的電流與電壓、電阻的關(guān)系”，器材有：滑動變阻器三個（規(guī)格分別為：R₁“50Ω 2A”、R₂“30Ω 1.5A”、R₃“20Ω 1A”）、開關(guān)、電源（電壓恒為12V）各一個，電流表、電壓表各一只，四個定值電阻（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω），導(dǎo)線若干．

電阻R/Ω	20	15	10
電流I/A	0.20	0.28	0.40

（1）圖1是小明連接的實物電路，圖中有一根導(dǎo)線連接錯誤，請你在連接錯誤的導(dǎo)線上打“×”并補畫出正確的連線．
（2）電路連接正確后，閉合開關(guān)前，滑片應(yīng)置于A端（選填“A”或“B”）．
（3）小明進行了實驗，測得數(shù)據(jù)如表所示．小明是探究電流與電阻的關(guān)系，實驗中電阻兩端電壓為4V，小明又選用了一個5Ω的電阻進行實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)實驗不能正常進行，其原因是電流超過了0.6A（或電流超過了電流表所選的量程）．分析實驗數(shù)據(jù)可得結(jié)論：當(dāng)導(dǎo)體兩端電壓一定時，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體電阻成反比．
（4）實驗中小明選擇的變阻器為R₁（選填“R₁”、“R₂”或“R₃”）．

Answer 1

分析 （1）電壓表與電阻并聯(lián)，并要注意正負(fù)接線柱的接法是否正確；
（2）閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑片移至最大阻值處；
（3）根據(jù)控制變量法進行分析數(shù)據(jù)中改變的量和沒變的量，得出結(jié)論；
根據(jù)U=IR計算出電阻兩端的電壓，并由公式I=$\frac{U}{R}$計算出電流進行分析；
（4）保持電阻兩端的電壓不變，根據(jù)串分壓的知識，當(dāng)電阻的阻值最大時所需的變阻器阻值最大，根據(jù)最大電阻值求出變阻器的阻值便可做出選擇．

解答 解：（1）由圖知，電阻處發(fā)生了短路，由變阻器到電阻的導(dǎo)線接法錯誤，應(yīng)將電阻一端接到左邊接線柱，如圖所示：

（2）由圖知，變阻器的下面接了右邊的接線柱，閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑片移至最左端即A端，使其阻值最大；
（3）由表格中數(shù)據(jù)知，導(dǎo)體的電阻改變，而導(dǎo)體兩端的電壓U=I₁R₁=I₂R₂=I₃R₃=4V不變，所以小明是探究電流與電阻的關(guān)系；
電阻兩端的電壓為4V；
若選用5Ω多的電阻，則通過電阻的電流應(yīng)為I=$\frac{U}{R}$=$\frac{4V}{5Ω}$=0.8A，超過了電流表的量程，所以實驗不能正常進行；
由數(shù)據(jù)可知，電流與電阻的乘積為定值，可得電壓不變，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比；
（4）當(dāng)電阻為20Ω時，變阻器兩端的電壓應(yīng)為：U_滑=U-U_R=12V-4V=8V；
滑動變阻器的阻值R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{8V}{0.2A}$=40Ω；
R₂、R₃的阻值均小于40Ω，所以應(yīng)該選擇R₁進行實驗．
故答案為：（1）見上圖；（2）A；（3）電阻；4；電流超過了0.6A（或電流超過了電流表所選的量程）；當(dāng)導(dǎo)體兩端電壓一定時，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體電阻成反比；（4）R₁．

點評 本題是探究電流與電壓、電阻關(guān)系的實驗，考查了電路的連接、實驗數(shù)據(jù)的分析、變阻器的選擇及結(jié)論的得出，考查全面，難度適中．