Question

【題目】小明和同學們探究“電流與電阻的關系”的實驗：

小明選擇了如下器材：電源（電壓恒為3V）、滑動變阻器“20Ω 2A”、電流表、電壓表、開關、定值電阻（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的各一個）、導線若干。

(1)小明在檢查實驗儀器時，發現電流表的指針偏向“0”刻度線的左側，小明應___________；

(2)請用筆畫線代替導線幫助小明完成圖電路的連接；

（____）

(3)開關閉合前，小明應將滑動變阻器的滑片置于_____（選填“ 左”或“ 右” ）端；閉合開關后，發現電流表示數為零，電壓表有示數。經檢查，電流表、電壓表正常且連接完好，則電路存在的故障可能是___________________；

(4)排除故障后，小明先將5Ω電阻接入電路，調節滑動變阻器滑片使電阻兩端的電壓為1V，再將5Ω電阻換成10Ω電阻后，小明接下來的操作是________________；當把10Ω的電阻換成20Ω的電阻后，無論怎樣調節滑動變阻器滑片都無法使電壓表示數達到控制值，說明________；

(5)更換器材后重新實驗，小明得出的結論是：當電壓一定時，通過導體的電流與導體的電阻成_____比。

Answer 1

【答案】將電流表指針調零 左（根據連結實物圖而定） 定值電阻斷路 向左移動變阻器的滑片，使電壓表示數為1V 變阻器最大電阻太小 反

【解析】

(1)[1]檢查實驗儀器時，發現電流表的指針偏向零刻度線的左側，說明電流表沒有調零，應將電流表指針調零。

(2)[2]電源電壓是3V，電壓表的量程選擇0~3V，電壓表和電阻并聯，由歐姆定律，電流最大值為

I==0.2A

故電流表選用小量程與電阻串聯，變阻器一上一下串聯接入電路中，如下圖所示：

(3)[3][4]為了保護電路，開關閉合前，應將滑動變阻器的滑片置于阻值最大處的左端；閉合開關后，發現電流表無示數，則電路為斷路，電壓表有示數，可能是電阻斷路。

(4)[5]根據串聯分壓原理可知，將定值電阻由5Ω改接成10Ω的電阻，電阻增大，其分得的電壓增大；探究電流與電阻的實驗中應控制電壓不變，即應保持電阻兩端的電壓不變，根據串聯電路電壓的規律可知應增大滑動變阻器分得的電壓，由分壓原理，應增大滑動變阻器連入電路中的電阻，所以滑片應向左端移動，使電壓表的示數為1V。

[6]由圖可知，電阻兩端的電壓始終保持UV=1V，根據串聯電路電壓的規律，變阻器分得的電壓

U滑=U-UV=3V-1V=2V

變阻器分得的電壓為電壓表示數的2倍，根據分壓原理，當接入20Ω電阻時，變阻器連入電路中的電阻為

R滑=2×20Ω=40Ω

故為了完成整個實驗，應該選取最大阻值至少40Ω的滑動變阻器，而現有變阻器的最大電阻為20Ω，即變阻器最大電阻太小。

(5)[7]更換器材后重新實驗，由實驗數據可以得到當電壓一定時，通過導體的電流與導體的電阻成反比。