Question

3．【實驗名稱】探究電流與電壓、電阻的關系
【實驗器材】實驗桌上有大量的器材，所有器材及規(guī)格如下：3節(jié)串聯(lián)蓄電池、3節(jié)串聯(lián)干電池、7根導線、開關一個、5Ω和10Ω的定值電阻各一個、標有“2.5V   0.7A”的小燈泡一只、電流表和電壓表各一只、標有“15Ω  2A”的滑動變阻器一只．實驗中兩位同學商定電壓表的示數(shù)保持2V不變；為順利完成實驗，上面的器材中不能選擇的是燈泡和三節(jié)串聯(lián)蓄電池．
【設計實驗與制訂計劃】同學們完成了實驗方案的三次設計．

由圖甲到圖乙，改進的理由是：使電阻保持不變；
由圖乙到圖丙，改進的理由是：為了改變電壓，便于得到多組數(shù)據(jù)，尋求普遍規(guī)律．他這樣做的目的是為了保護電路．

Answer 1

分析 （1）①當探究電流與電壓的關系時，要控制導體的電阻大小不變，改變電壓的大小，研究電流隨電壓的變化關系；
當探究電流與電阻的關系時，要控制電阻的電壓大小不變，研究電流與電阻的關系；
因燈的電阻大小隨溫度的變化而變化，無法控制其大小，所以本實驗中器材不能選擇燈泡；
②假設選用3節(jié)串聯(lián)的蓄電池作為電源，根據(jù)分壓原理，求出變阻器的最小阻值和題中條件對比，從而確定電源的選擇；
（2）對比甲乙兩圖，在上面分析①的基礎上作答；
對比乙、丙兩圖，從變阻器的作用及避免得出偶然性的結論角度回答．

解答 解：（1）因燈的電阻大小隨溫度的變化而變化，無法控制其大小，所以本實驗中器材不能選擇燈泡；
若選用3節(jié)串聯(lián)的蓄電池，則電壓為2V×3=6V，變阻器應分去的電壓為6V-2V=4V，根據(jù)分壓原理，變阻器連入電路中的阻值為定值電阻的$\frac{4V}{2V}$=2倍，當接入10Ω的定值電阻時，變阻器的阻值至少為2×10Ω=20Ω＞15Ω，所以不能選用3節(jié)串聯(lián)的蓄電池；
（2）對比甲乙兩圖，由上面的分析，不能用燈泡作實驗，應換成定電阻；
對比乙、丙兩圖，乙圖中，沒有變阻器，對電路元件沒有保護作用；而丙圖的設計不但對電路元件有保護作用，而且通過調節(jié)滑動變阻器的滑片可方便地改變定值電阻的電壓，記下對應的電流，獲取多組數(shù)據(jù)，這樣，可避免實驗的偶然性，得出具有普遍性的結論．
故答案為：（1）燈泡；三節(jié)串聯(lián)蓄電池；
（2）使電阻保持不變；為了改變電壓，便于得到多組數(shù)據(jù)，尋求普遍規(guī)律；保護電路．

點評 本題探究電流與電壓、電阻的關系，主要考查器材的選擇及學生對實驗方案的評估能力及嘗試改進實驗方案的能力，是當前中考的熱點問題，有一定難度．