Question

3．如圖甲是某實驗小組探究“電流與電壓、電阻關系”的電路圖，使用的實驗器材有：電壓為6V的電源、電流表、電壓表各一個，開關一個，5Ω、10Ω、15Ω、30Ω的定值電阻各一個，規(guī)格為“20Ω 1A”的滑動變阻器一個，導線若干．

（1）請把圖甲中接錯的那根導線找出來打上“×”，再用筆畫線代替導線把它改正．
（2）改接好電路后所測得的幾組電流、電壓值如表1所示．在第2次實驗中，電流表的示數(shù)如圖乙所示，則通過電阻的電流為0.3A．根據(jù)表1數(shù)據(jù)可得結論：在電阻一定時，導體中的電流與其兩端的電壓成正比．
表1

實驗次數(shù)	1	2	3
電壓U/V	1.0	1.5	2.0
電流I/A	0.2		0.4

表2

實驗次數(shù)	1	2	3
電阻R/Ω	5	10	15
電流I/A	0.6	0.3	0.24

（3）探究電流與電阻的關系時，所測得的幾組電流、電壓值如表2所示，
①由于操作不當，導致一組數(shù)據(jù)存在錯誤，請判斷第3次實驗的數(shù)據(jù)存在錯誤．產(chǎn)生錯誤的原因是滑動變阻器滑片沒有調(diào)節(jié)就讀數(shù)了，正確的數(shù)據(jù)應該是0.2A．
②糾正錯誤以后，該小組用30Ω的電阻替換15Ω的電阻進行了第4次實驗，發(fā)現(xiàn)無論怎樣移動滑動變阻器滑片，電壓表的示數(shù)始終無法達到3V．請你找出一種可能的原因滑動變阻器的最大阻值較�。�

Answer 1

分析 （1）實驗過程中，應注意將電壓表與電阻并聯(lián)，變阻器串聯(lián)在電路中；
（2）看清量程和分度值讀出電流表的示數(shù)；探究電流與電壓關系時，保持電阻不變，分析表中數(shù)據(jù)得出結論；
（3）①探究電流與電阻關系時，要保持電壓一定，分析表中數(shù)據(jù)得出結論；
②根據(jù)滑動變阻器分壓和串聯(lián)電路電流相等特點分析解答．

解答 解：
（1）由圖知，變阻器與電阻并聯(lián)，且電壓表串聯(lián)在電路中了，應將電壓表與電阻并聯(lián)，故做如下圖更改：

（2）電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.3A，分析表一數(shù)據(jù)可知，當電阻一定時，導體中電流與其兩端電壓成正比；
（3）①當接入電阻R₂=10Ω時，電路中的電流為I₂=0.3A，此時滑動變阻器接入的阻值為R=$\frac{U-{U}_{2}}{{I}_{2}}=\frac{6V-3V}{0.3A}$=10Ω，將R₂換為R₃=15Ω時，滑動變阻器滑片位置不動，此時電流中的電流為I=$\frac{U}{R+{R}_{3}}=\frac{6V}{10Ω+15Ω}$=0.24A，故第3次實驗時，沒有移動滑片就讀電流表示數(shù)了，由于電壓一定時，導體中的電流與其電阻成反比，故應該為0.2A；②糾正錯誤以后，該小組用30Ω的電阻替換15Ω的電阻進行了第4次實驗，
當R₄=30時，由于保持電阻兩點電壓為U_R=3V不變，則滑動變阻器兩端分的電壓為U′=U-U_R=6V-3V=3V，
此時電流為I_R=I′=$\frac{{U}_{R}}{{R}_{4}}$=$\frac{3V}{30Ω}$=0.1A，則滑動變阻器需要接入的阻值為：R′=$\frac{U′}{I′}$=$\frac{3V}{0.1A}$=30Ω＞20Ω，此時滑動變阻器的阻值不能滿足要求，故應換用以更大阻值的變阻器．
故答案為：
（1）見上圖；（2）0.3；在電阻一定時，導體中的電流與其兩端的電壓成正比；
（3）①3；滑動變阻器滑片沒有調(diào)節(jié)就讀數(shù)了；0.2A；②滑動變阻器的最大阻值較�。�

點評 此題為實驗中最為典型的探究電流與電壓、電阻關系的實驗題，該題關鍵難點是分析第三次實驗電流表示數(shù)錯誤原因，要充分把握電壓一定．