Question

【題目】小明同學在探究電流與電阻的關系實驗時，選擇的實驗器材有：電源（電壓恒為6V），電流表（0~0.6A）電壓表各一個，開關一個，四個定值電阻（5Ω10Ω15Ω20Ω），滑動變阻器“30Ω 1A”，導線若干。

(1)請根據圖甲所示的電路圖，用筆畫出導線完成圖乙的電路連接；

（__________）

(2)同學們先將5Ω的電阻接入電路R所在位置，閉合開關移動滑片，使電壓表的示數為2.5V，記錄此時電壓表電流表的示數；接下來斷開開關，用10Ω的電阻替換5Ω電阻，_____，將對應的電壓表、電流表的示數記入表格。實驗中，定值電阻兩端的控制電壓值的合理范圍是______；

(3)小聰同學認為小明的實驗操作太麻煩，決定將滑動變阻器和電壓表去掉，用兩節新的干電池做電源。電路簡化為如圖丙所示，進行實驗，實驗中在AB之間接入阻值不同的定值電阻，在實驗器材完好，操作過程無誤的情況下，獲得的實驗數據如表格所示。小聰分析數據發現無法得出相應的實驗結論。請你通過分析數據及實驗器材，說明小聰無法得出實驗結論的原因_____。

實驗次數	1	2	3
電阻R/Ω	5	10	20
電流I/A	0.5	0.26	0.14

Answer 1

【答案】 調節滑動變阻器的滑片P使其處于最大阻值處，再閉合開關，移動滑片P使其電壓表的示數還是2.5V 見解析

【解析】

(1)[1]從圖甲可以看到，變阻器與電阻R串聯接在電路中，電壓表測的是電阻R兩端的電壓，在圖乙中，電源的正極與滑動變阻器的左下端相連，滑動變阻器的電阻最大是30Ω，而四個定值電阻中最大的電阻是20Ω，所以定值電阻中的電壓不會超過3V，電壓表的量程選擇0~3V即可，電壓表的3V接線柱與定值電阻的右端相連；根據上述連接實物圖，如下圖所示。

(2)[2]探究電流與電阻的關系，就要保持電阻兩端的電壓不變，所以接下來斷開開關，用10Ω的電阻替換5Ω電阻，調節滑動變阻器的滑片P使其處于最大阻值處，再閉合開關，移動滑片P使其電壓表的示數還是2.5V，再將對應的電壓表、電流表的示數記入表格。

[3]由題意可知，設電阻R兩端的電壓是，電路中的電流是，根據歐姆定律可得，滑動變阻器兩端的電壓是

滑動變阻器接入電路的阻值大小是

因為，即

化簡可得

當電阻，可得到；當電阻，可得到；當電阻，可得到；當電阻，可得到；由于電壓表的量程是0~3V，所以；綜上所述，實驗中，定值電阻兩端的控制電壓值的合理范圍是

(3)[4]從表中數據可以看到，三次實驗，電流與電阻的乘積是不相同的，即電阻兩端的電壓是不相同的，這是因為電流表也有內阻，當電阻R阻值變大時，根據串聯電路的分壓原理可知，電流表的內阻不變，電阻R兩端的電壓也在變大，而探究電流與電阻的關系實驗，要求電壓不變，所以無法得出相應的實驗結論。