Question

3．探究“一定電壓下，電流與電阻的關(guān)系”．提供的實(shí)驗(yàn)器材有電源（電壓恒為4.5V），電流表、電壓表各一個(gè)，開(kāi)關(guān)一個(gè)，三個(gè)定值電阻（10Ω，15Ω，20Ω），滑動(dòng)變阻器一個(gè)（40Ω，1A），導(dǎo)線若干．
（1）請(qǐng)根據(jù)圖1電路圖用筆畫(huà)線將圖2實(shí)物圖連接完整．

（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)，在a、b間先接入20Ω的電阻，閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑片P使電壓表的示數(shù)為2V，記下相應(yīng)電流值，再改接15Ω的電阻，此時(shí)滑片P應(yīng)向E（選填“E”或“F”）端移動(dòng)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的目的是保持定值電阻R兩端電壓不變．
（3）如表所示，根據(jù)分析，得到的結(jié)論是電壓一定時(shí)，電流與電阻成反比．

R/Ω	10	15	20
I/A	0.2	0.13	0.1

（4）閉合開(kāi)關(guān)，電表均正常工作，但一段時(shí)間后，電流表示數(shù)為0，電壓表示數(shù)接近電源電壓，則出現(xiàn)故障的原因可能是電阻R斷路．

Answer 1

分析 （1）由電路圖可知，電流表與電阻R串聯(lián)，可根據(jù)電壓表的量程和最小定值電阻的阻值確定電路中的最大電流；然后根據(jù)電流從正接線流入，負(fù)接線柱流出將電流表接入電路中．
（2）將20Ω的電阻換成了15Ω的電阻時(shí)，電路中的總電阻變小，電路中的電流增大，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓變大，電壓表的示數(shù)變�。灰�探究電流和電阻之間關(guān)系，必須保持電阻兩端的電壓不變，即與電阻并聯(lián)的電壓表示數(shù)不變，為保證電阻兩端的電壓不變，要通過(guò)調(diào)節(jié)滑片，使滑動(dòng)變阻器兩端的電壓變小，從而使電阻兩端的電壓變?yōu)樵瓉?lái)的值．
（3）分析表格中數(shù)據(jù)，得出電流與電阻的關(guān)系．
（4）電壓表有示數(shù)，說(shuō)明與電壓表兩接線柱連接的電路是通路，電流表無(wú)示數(shù)，說(shuō)明電路斷路，從而判斷出故障的可能原因．

解答 解：（1）電流表與電阻串聯(lián)，根據(jù)實(shí)際，電路中的電流未超過(guò)0.6A，可用0～0.6A的量程；如圖所示：

（2）將20Ω的電阻換成了15Ω的電阻時(shí)，串聯(lián)電路的總電阻變小，根據(jù)歐姆定律可知電路中電流變大，滑動(dòng)變阻器分得的電壓變大，電阻分得的電壓變��；要探究電流和電阻之間關(guān)系，必須保持電阻兩端的電壓不變，即與電阻并聯(lián)的電壓表示數(shù)不變，所以應(yīng)調(diào)節(jié)滑片向E移動(dòng)，減小滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻，使電壓表的示數(shù)達(dá)到2V時(shí)，讀取電流表示數(shù)．因此移動(dòng)變阻器滑片P的目的保持定值電阻兩端電壓為2V不變．
（3）由表格中數(shù)據(jù)知，電壓一定時(shí)，導(dǎo)體的電阻增大為原來(lái)的幾倍，通過(guò)電阻的電流變?yōu)樵瓉?lái)的幾分之一，故可得結(jié)論：電壓一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體電阻成反比．
（4）電壓表有示數(shù)，電流表無(wú)示數(shù)，說(shuō)明在電壓表兩接線柱之間的電路是斷路，所以出現(xiàn)故障的可能原因是電阻R斷路．
故答案為：
（1）見(jiàn)上圖；
（2）E；  保持定值電阻R兩端電壓不變．
（3）電壓一定時(shí)，電流與電阻成反比；
（4）電阻R斷路；

點(diǎn)評(píng) 本題考查了探究電流跟電阻關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，探究的方法是控制變量法；并且能夠根據(jù)題目數(shù)據(jù)選擇合適的滑動(dòng)變阻器，不但考慮滑動(dòng)變阻器允許通過(guò)的電流，也要考慮滑動(dòng)變阻器的電阻．電路電流不能超過(guò)滑動(dòng)變阻器允許通過(guò)的最大電流，滑動(dòng)變阻器最大電阻稍大于電路需要的電阻，這樣，滑動(dòng)變阻器既能滿足電路要求，也能使電路準(zhǔn)確獲得需要的數(shù)據(jù)．