Question

小明在做探究“电流与电阻的关系”实验时，他设计连接了如图所示的实物连接图．

物理量 实验次数	电阻R（Ω）	电流I（A）
1	5	0.48
2	10	0.24
3	20	0.12

（1）闭合开关前应将滑片滑至    ．
（2）实验中，小明先将5Ω的电阻R接入电路，正确操作后闭合开关S读出电流表的示数，并把数据记录在表格中．然后再分别用10Ω和20Ω的电阻替换5Ω电阻，重复上述操作．研究数据发现电流与电阻不成反比，造成这一现象的原因是    ．
（3）小明发现错误后重新进行实验，得到的数据如上表所示．其中第二次实验用10Ω电阻替换5Ω电阻后应将滑片向    移动．第三次实验中电压表的示数是    V．
（4）实验中电阻丝R突然烧断，电压表示数会    ，电流表示数会    ．（均选填“增大”“减小”或“不变”）

Answer

（1）为防止电流过大烧坏电路元件，闭合开关前滑动变阻器应处于最大阻值出．
（2）在研究电流与电阻的关系时，应该控制电阻两端的电压不变，是通过移动滑动变阻器的滑片实现的．
（3）换用10Ω定值电阻时，电阻两端的电压变大，为保持电阻两端的电压不变，应增大滑动变阻器接入电路的阻值，减小电路中的电流，使电阻两端的电压减小；根据U=IR求出第三次实验中电压表的示数．
（4）在这个实验电路中，电流表与灯泡是串联，电压表与灯泡是并联．当灯丝烧断了以后，就会造成电流表与电压表串联，由于电压表的内阻非常大，则会造成电路中的电流非常小，以至于电流表都没有示数．而由于电压表电阻比变阻器电阻大得多，根据串联电路电压分配规律：在串联电路中，电阻分的电压与它的阻值成正比．由此可知此时电压表分去的电压几乎是电源电压．
【解析】
（1）开关闭合前，保护电路的滑动变阻器应处于最大阻值端；
（2）小明在做“探究电流与电阻的关系”实验时，将滑片P滑至阻值最大处后，闭合开关S就直接读出了电流表的示数，这种操作是错误的．他没有明确实验的目的，要探究电流与电压的关系，必须通过移动滑动变阻器的滑片，来控制电阻两端的电压不变．
（3）换用10Ω定值电阻时，电阻两端的电压变大，为保持电阻两端的电压不变，应把滑动变阻器的滑片向右滑动，增大滑动变阻器接入电路的阻值，减小电路中的电流，使电阻两端的电压减小；
由表中数据可知，电阻的阻值为R=20Ω时，通过的电流为0.12A，
所以第三次实验中电压表的示数为：U=IR=20Ω×0.12A=2.4V．
（4）当灯泡发生断路时，电路就变成了电流表、电压表、滑动变阻器串联．此时电路中也会有电流，但因为电压表的电阻非常大，使得电路中电流会非常小，连电流表也测不出电流来，所以电流表示数为零；在串联电路中，串联电阻分得的电压跟它的阻值成正比．由于电压表的电阻要远远大于滑动变阻器和电流表的电阻，所以电压表分得的电压最大，几乎就是电源电压，所以电压表有示数且比原来大．
故答案为：（1）阻值最大端处；（2）没有移动滑片保持电阻R的两端电压不变；（3）右；2.4；（4）增大；减小．