Question

在“探究一定电压下，电流与电阻的关系”的实验中，老师提供的实验器材有：电源（电压恒为4.5Ⅴ），电流表、电压表各一个，开关一个，四个定值电阻（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω），两只滑动变阻器（规格分别为“20Ω2A”、“50Ω1A”），导线若干．

（1）请根据图甲的电路图用笔画线将图乙实物图连接完整（注意电流表的量程选择）；

（2）小李实验时，在c、b间先接入5Ω的电阻，闭合开关，移动滑片P，使电压表的示数为1.5Ⅴ，并记下相应的电流值；再改接10Ω的电阻，此时滑片P应向      （选填“E”或“F”）端移动，小李移动变阻器滑片P的目的是：      ；

（3）小李为完成用四个定值电阻进行实验，他应选择的滑动变阻器规格是      ；

（4）小东组按图把5Ω的电阻接入，闭合开关，移动滑动变阻器滑片P，发现当电压表示数变大时，电流表示数随之减小，原因可能是      ；

（5）该实验的结论是      ．

Answer

（1）如图所示；

（2）F；保持定值电阻两端电压为1.5V不变；（3）“50Ω1A”；（4）电压表测滑动变阻器两端电压；（5）电压一定时，导体中的电流与导体电阻成反比．

【解析】【解析】
（1）电路中的最大电流I===0.9A；则电流表的量程为0～3A；故将电流表“0～3A”的接线柱与开关的右接线柱相连，“﹣”接线柱与电阻丝的b接线柱相连；如图所示：

（2）将5Ω的电阻换成了10Ω的电阻时，串联电路的总电阻变大，根据欧姆定律可知电路中电流变小，滑动变阻器分得的电压变小，电阻分得的电压变大；要探究电流和电阻之间关系，必须保持电阻两端的电压不变，即与电阻并联的电压表示数不变，所以应调节滑片向F移动，增大滑动变阻器接入电路的电阻，使电压表的示数达到1.5V时，读取电流表示数．因此小李移动变阻器滑片P的目的保持定值电阻两端电压为1.5V不变．

（3）当20Ω的电阻接入a、b间时，要控制电压表的示数为1.5V不变，则滑动变阻器两端的电压为4.5V﹣1.5V=3V，

电路中的电流为I===0.075A，

滑动变阻器接入电路中的阻值为R滑===40Ω，

若选用规格为“20Ω，2A”滑动变阻器，无论怎样移动滑片P，电压表的示数始终无法达到1.5V；因此需要选择“50Ω 1A”的滑动变阻器．

（4）移动滑动变阻器的滑片时，电流表的示数增大，说明电路总电阻减小，滑动变阻器接入电路的阻值减小，滑动变阻器的分压减小，而电压表的示数减小，这说明电压表测滑动变阻器两端电压．

（5）在此实验中，在电压一定时，导体的电阻增大为原来的几倍，通过电阻的电流变为原来的几分之一，故可得结论：电压一定时，导体中的电流与导体电阻成反比．

故答案为：（1）如上图所示；（2）F；保持定值电阻两端电压为1.5V不变；（3）“50Ω1A”；（4）电压表测滑动变阻器两端电压；（5）电压一定时，导体中的电流与导体电阻成反比．

【考点】探究电流与电压、电阻的关系实验．

【专题】实验探究题；探究型实验综合题．

【分析】（1）由电路图可知，电流表与电阻R串联，可根据电压表的量程和最小定值电阻的阻值确定电路中的最大电流；然后根据电流从正接线流入，负接线柱流出将电流表接入电路中．

（2）将5Ω的电阻换成了10Ω的电阻时，电路中的总电阻变大，电路中的电流减小，滑动变阻器两端的电压减小，电压表的示数变大；要探究电流和电阻之间关系，必须保持电阻两端的电压不变，即与电阻并联的电压表示数不变，为保证电阻两端的电压不变，要通过调节滑片，使滑动变阻器两端的电压变大，从而使电阻两端的电压变为原来的值．

（3）判断滑动变阻器的使用规格，同时要考虑滑动变阻器的电阻和允许通过的最大电流．

（4）在实验中，电阻与滑动变阻器串联，电流表串联在电路中测电路电流，随电流增大，电阻两端的电压变大，滑动变阻器两端的电压变小，据此分析原因．

（5）“探究一定电压下，电流与电阻的关系”的实验结论为：在电压一定时，导体中的电流跟导体两端的电压成反比．

【点评】本题考查了探究电流跟电阻关系的实验，探究的方法是控制变量法；并且能够根据题目数据选择合适的滑动变阻器，不但考虑滑动变阻器允许通过的电流，也要考虑滑动变阻器的电阻．电路电流不能超过滑动变阻器允许通过的最大电流，滑动变阻器最大电阻稍大于电路需要的电阻，这样，滑动变阻器既能满足电路要求，也能使电路准确获得需要的数据．