Question

12．如圖甲是某實(shí)驗(yàn)小組探究“電流與電壓、電阻關(guān)系”的電路圖，使用的實(shí)驗(yàn)器材有：電壓為6V的電源．電流表、電壓表各一個(gè)、開(kāi)關(guān)一個(gè)．5Ω、10Ω、15Ω、30Ω的定值電阻各一個(gè)，規(guī)格為“20Ω 1A”的滑動(dòng)變阻器一個(gè)，導(dǎo)線若干．
（l）探究電流與電壓的關(guān)系時(shí)，所測(cè)得的幾組電流、電壓值如表1所示．在第2次實(shí)驗(yàn)中，電流表表的示數(shù)如圖乙所示，則通過(guò)電阻的電流為0.3A．根據(jù)表1數(shù)據(jù)可得到結(jié)論：當(dāng)電阻一定時(shí)，導(dǎo)體中電流與其兩端電壓成正比．
表1

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	1	2	3
電壓U/V	1.0	1.5	2.0
電流I/A	0.2		0.4

（2）探究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，所測(cè)得的幾組電流、電阻值如表2所示
表2

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	1	2	3
電阻R/Ω	5	10	15
電流I/A	0.6	0.3	0.24

①由于操作不當(dāng)，導(dǎo)致一組數(shù)據(jù)存在錯(cuò)誤，請(qǐng)判斷第3次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)存在錯(cuò)誤．產(chǎn)生錯(cuò)誤的原因是滑動(dòng)變阻器滑片沒(méi)有調(diào)節(jié)就讀數(shù)了，正確的數(shù)據(jù)應(yīng)該是0.2A．
②糾正錯(cuò)誤以后，該小組用30Ω的電阻替換15Ω的電阻進(jìn)行了第4次實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)無(wú)法進(jìn)行下去，為完成第4次實(shí)驗(yàn)，同學(xué)們提出了下列解決方案，其中正確的是B
A．將電壓表的量程換為0～15V　　　　B．更換最大阻值大于或等于30Ω的滑動(dòng)變阻器
C．換成電壓為12V的電源　　　　　　 D．可將定值電阻兩端的電壓調(diào)為1.5V．

Answer 1

分析 （1）看清量程和分度值，讀出電流表的示數(shù)；探究電流與電壓關(guān)系時(shí)，保持電阻不變，分析表中數(shù)據(jù)得出結(jié)論；
（2）①探究電流與電阻關(guān)系時(shí)，要保持電壓一定，分析表中數(shù)據(jù)得出結(jié)論；
②根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點(diǎn)和分壓原理解答．

解答 解：（1）電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.3A，分析表一數(shù)據(jù)可知，當(dāng)電阻一定時(shí)，電壓來(lái)原來(lái)的幾倍，電流也變?yōu)樵瓉?lái)的幾倍，所以得出的結(jié)論：當(dāng)電阻一定時(shí)，導(dǎo)體中電流與其兩端電壓成正比；
（2）①當(dāng)接入電阻R₂=10Ω時(shí)，電路中的電流為I₂=0.3A，此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入的阻值為R=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{2}}=\frac{U{-U}_{2}}{{I}_{2}}=\frac{U{{-R}_{2}I}_{2}}{{I}_{2}}=\frac{6V-10Ω×0.3A}{0.3A}$=10Ω，將R₂換為R₃=15Ω時(shí)，滑動(dòng)變阻器滑片位置不動(dòng)，此時(shí)電流中的電流為I=$\frac{U}{{R}_{3}{+R}_{2}}=\frac{6V}{15Ω+10Ω}$=0.24A，故第3次實(shí)驗(yàn)時(shí)，沒(méi)有移動(dòng)滑片就讀電流表示數(shù)了，由于電壓一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流與其電阻成反比，故應(yīng)該為0.2A；
②糾正錯(cuò)誤以后，該小組用30Ω的電阻替換15Ω的電阻進(jìn)行了第4次實(shí)驗(yàn)，
當(dāng)R₄=30Ω時(shí)，由于保持電阻兩點(diǎn)電壓為U_R=3V不變，則滑動(dòng)變阻器兩端分的電壓為U′=U-U_R=6V-3V=3V，
根據(jù)分壓原理，$\frac{{U}_{R}}{U′}=\frac{{R}_{4}}{{R′}_{滑}}$，所以，滑動(dòng)變阻器需要接入的阻值R′_滑$\frac{U′}{{U}_{R}}$×R₄=30Ω＞20Ω，時(shí)滑動(dòng)變阻器的阻值不能滿足要求，故應(yīng)換用以更大阻值的變阻器，故選B．
故答案為：（1）0.3A；在電阻一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流與其兩端的電壓成正比；
（2）①3；滑動(dòng)變阻器滑片沒(méi)有調(diào)節(jié)就讀數(shù)了；0.2；②B．

點(diǎn)評(píng) 此題為實(shí)驗(yàn)中最為典型的探究電流與電壓、電阻關(guān)系的實(shí)驗(yàn)題，該題關(guān)鍵難點(diǎn)是分析第三次實(shí)驗(yàn)電流表示數(shù)錯(cuò)誤原因，根據(jù)電壓一定，由歐姆定律求出．