Question

小明和同学们探究“电流与电阻的关系”的实验：

小明选择了如下器材：电源（电压恒为3V）、滑动变阻器“20Ω 2A”、电流表、电压表、开关、定值电阻（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω的各一个）、导线若干。

(1)小明在检查实验仪器时，发现电流表的指针偏向“0”刻度线的左侧，小明应___________；

(2)请用笔画线代替导线帮助小明完成图电路的连接；

（____）

(3)开关闭合前，小明应将滑动变阻器的滑片置于_____（选填“ 左”或“ 右” ）端；闭合开关后，发现电流表示数为零，电压表有示数。经检查，电流表、电压表正常且连接完好，则电路存在的故障可能是___________________；

(4)排除故障后，小明先将5Ω电阻接入电路，调节滑动变阻器滑片使电阻两端的电压为1V，再将5Ω电阻换成10Ω电阻后，小明接下来的操作是________________；当把10Ω的电阻换成20Ω的电阻后，无论怎样调节滑动变阻器滑片都无法使电压表示数达到控制值，说明________；

(5)更换器材后重新实验，小明得出的结论是：当电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成_____比。

Answer

将电流表指针调零 左（根据连结实物图而定） 定值电阻断路 向左移动变阻器的滑片，使电压表示数为1V 变阻器最大电阻太小 反

【解析】

(1)[1]检查实验仪器时，发现电流表的指针偏向零刻度线的左侧，说明电流表没有调零，应将电流表指针调零。

(2)[2]电源电压是3V，电压表的量程选择0~3V，电压表和电阻并联，由欧姆定律，电流最大值为

I==0.2A

故电流表选用小量程与电阻串联，变阻器一上一下串联接入电路中，如下图所示：

(3)[3][4]为了保护电路，开关闭合前，应将滑动变阻器的滑片置于阻值最大处的左端；闭合开关后，发现电流表无示数，则电路为断路，电压表有示数，可能是电阻断路。

(4)[5]根据串联分压原理可知，将定值电阻由5Ω改接成10Ω的电阻，电阻增大，其分得的电压增大；探究电流与电阻的实验中应控制电压不变，即应保持电阻两端的电压不变，根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器分得的电压，由分压原理，应增大滑动变阻器连入电路中的电阻，所以滑片应向左端移动，使电压表的示数为1V。

[6]由图可知，电阻两端的电压始终保持UV=1V，根据串联电路电压的规律，变阻器分得的电压

U滑=U-UV=3V-1V=2V

变阻器分得的电压为电压表示数的2倍，根据分压原理，当接入20Ω电阻时，变阻器连入电路中的电阻为

R滑=2×20Ω=40Ω

故为了完成整个实验，应该选取最大阻值至少40Ω的滑动变阻器，而现有变阻器的最大电阻为20Ω，即变阻器最大电阻太小。

(5)[7]更换器材后重新实验，由实验数据可以得到当电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。