Question

小明在探究“電流與電阻的關系”的實驗中，所用電源電壓為3V并保持不變，定值電阻5Ω、10Ω、20Ω的各一個，電流表量程為“0～0.6A”和“0～3A”，電壓表的量程為“0～3V”和“0～15V”，滑動變阻器規格為“15Ω　1A”，在實驗過程中，電壓表的示數保持1.5V不變．

（1）請在圖1線框內畫出實驗電路圖．
（2）他在實驗中使用滑動變阻器的目的除了保護電路
外，另一目的是______．
（3）當小明同學將10Ω電阻換成20Ω電阻時，發現電壓
表的示數總不能滿足實驗要求，請根據你的經驗判斷，出現這種問題的原因是______．
（4）請你幫助小明利用原有器材，改進實驗，達到本實驗目的．具體方法是：______．
（5）改進后，小明將20Ω電阻連入電路時，保持電壓不變，電流
表示數如圖2所示． 請你設計表格記錄重新操作后測得的數據（表格中5Ω和10Ω的電流不必填寫，只需要填寫20Ω的電流）．

Answer 1

解：（1）探究“電流與電阻的關系”的實驗電路圖如圖所示．
（2）探究“電流與電阻的關系”的實驗中，應保持電阻兩端的電壓不變，實驗中滑動變阻器的作用是：一是保護電路，另一個目的是使電阻兩端電壓保持不變．
（3）滑動變阻器與定值電阻串聯，滑動變阻器最大阻值是15Ω，定值電阻阻值是20Ω，
∵I=，
∴U=IR，
∴定值電阻與滑動變阻器電壓之比：
===，
∵U_定+U_滑=U，U_定+U_滑=3V，
∴U_滑=V＜1.5V；
由于滑動變阻器阻值太小，小于定值電阻，滑動變阻器分壓變小，小于定值電阻電壓，因此調節滑動變阻器不能使定值電阻兩端電壓達到1.5V．
（4）利用原有實驗器材，提高定值電阻兩端電壓，如使定值電阻兩端電壓保持2V不變，定值電阻分壓變大，滑動變阻器分壓變小，可以完成實驗．
（5）由圖2可知，電流表量程是0～0.6A，分度值是0.02A，電流表示數是0.1A，實驗數據記錄表格及實驗數據如下表所示：

實驗次數	1	2	3
電阻（Ω）	5	10	20
電流（A）			0.1

故答案為：（1）電路圖如上圖所示；（2）使電阻兩端電壓保持不變；（3）滑動變阻器阻值太小；（4）提高電阻兩端電壓，如使電阻兩端電壓為2V；（5）如上表所示．
分析：（1）探究“電流與電阻的關系”的實驗，電源、開關、待測電阻、電流表串聯接入電路，電壓表并聯在待測電阻兩端，據此作出電路圖．
（2）探究“電流與電阻的關系”的實驗，應保持電阻兩端電壓不變，更換電阻后，調節滑動變阻器接入電路的阻值，使電阻兩端電壓保持不變．
（3）滑動變阻器與定值電阻串聯，根據串聯電路電壓特點、滑動變阻器阻值與定值電阻間的大小關系分析答題．
（4）利用原有實驗器材，提高定值電阻兩端電壓即可完成實驗．
（5）實驗數據記錄表格應包括：電阻值、電流、實驗次數等，由圖2確定電流表量程與分度值，讀出電流表示數，填入表中．
點評：本題考查了設計實驗電路圖、控制變量法的應用、實驗操作分析、電流表讀數等問題，要根據實驗原理設計實驗電路圖，對電流表讀數時，應先確定電流表量程、分度值，然后再讀數．