Question

【題目】下圖是小明同學探究電流與電壓、電阻關系的電路圖，提供的器材有：6V的電源一個，電流表（0﹣0.6A，0～3A）。電壓表（0﹣3V，0～15V）各一個，開關一個，5Ω、10Ω、15Ω、30Ω的定值電阻各一個，“20Ω 1A”的滑動變阻器一個，導線若干（忽略導線電阻），以上實驗器材完好無損，實驗中數據讀取準確無誤。

（1）探究電流與電壓的關系時，移動滑動變阻器的滑片，改變電阻兩端的電壓，進行了多次測量，歸納得出_____的規律。

（2）探究電流與電阻的關系時，測得的幾組數據如下表所示。由于操作不當，導致表中第_____次實驗的數據存在錯誤，出錯的原因是_____。糾正錯誤以后，小明用30Ω的電阻替換15Ω電阻進行第4次實驗，發現實驗無法進行下去，為完成第4次實驗，請給小明提出可行的解決方案（不限于提供的實驗器材）：_____。

實驗次數	電阻R/Ω	電流I/A
1	5	0.6
2	10	0.3
3	15	0.24

（3）利用該實驗電路圖也可以測量定值電阻的阻值，實驗中也要進行多次測量，其目的是_____；將定值電阻換成小燈泡后，利用該實驗電路圖還可以“測量小燈泡的電功率”，實驗中也要移動滑動變阻器的滑片，其目的是_____。若被測小燈泡的額定電壓為3.8V，在調節滑片使小燈泡正常發光時，電壓表的示數很難準確達到3.8V．測量誤差較大，為此，小明改動電路，在不更換現有器材的情況下，提高了測量數據的精確度。請補全小明的做法：斷開開關_____；閉合開關，_____；讀出此時電流表的示數；計算小燈泡的額定功率。

Answer 1

【答案】電阻不變時，電流與電壓成正比 3 滑動變阻器滑片沒有調節就讀數了 換用最大阻值至少為30Ω的變阻器 取平均值減小誤差 改變燈的電壓 將電壓表小量程（0﹣3V）并聯在變阻器的兩端 移動變阻器的滑片，當電壓表示數為2.2V時

【解析】

（1）電阻不變時，電流與電壓成正比；

（2）研究電流與電阻關系時，要控制電阻的電壓不變，根據串聯電路的規律和歐姆定律，求出第2次實驗時滑動變阻器接入的阻值；

由歐姆定律，分析在第3次實驗數據，由歐姆定律和電阻的串聯求出變阻器連入電路中的電阻，據此分析；

（3）測量定值電阻的阻值，實驗中進行多次測量，其目的是：取平均值減小誤差；利用該實驗電路圖還可以“測量小燈泡的電功率”，實驗中也要移動滑動變阻器的滑片，其目的是改變燈的電壓；

根據串聯電路電壓的規律，當燈變阻器的電壓為6V﹣3.8V＝2.2V時，燈的電壓為3.8V，電壓表大量程分度值為0.5V，故測量3.8V電壓誤差較大；

而電壓表小量程分度度值為0.1V，故測量2.2V電壓較為準確，據此確定實驗步驟。

（1）探究電流與電壓的關系時，移動滑動變阻器的滑片，改變電阻兩端的電壓，進行了多次測量，歸納得出電阻不變時，電流與電壓成正比的規律；（2）①當接入電阻R2＝10Ω時，電路中的電流為I2＝0.3A，根據串聯電路的規律和歐姆定律，此時滑動變阻器接入的阻值為：R＝＝10Ω，在第3次實驗中，由歐姆定律，R總＝＝25Ω，將R2換為R3＝15Ω時，根據電阻的串聯，變阻器的電阻R滑＝25Ω﹣15Ω＝10Ω，即滑動變阻器滑片位置不動，故第3次實驗時，沒有移動滑片就讀電流表示數了；探究電流與電阻的關系時，應保持電壓相同，由表格數據可知定值電阻兩端的電壓為U＝I1R1＝5V,糾正錯誤以后，小明用30Ω的電阻替換15Ω電阻進行第4次實驗，按照串聯電路的分壓規律，要保持電壓為3V,變阻器的電阻的阻值應為30Ω，否則實驗無法進行，為完成第4次實驗，應換用最大阻值至少為30Ω的變阻器；（3）利用該實驗電路圖也可以測量定值電阻的阻值，實驗中也要進行多次測量，其目的是：取平均值減小誤差；將定值電阻換成小燈泡后，利用該實驗電路圖還可以“測量小燈泡的電功率”，實驗中也要移動滑動變阻器的滑片，其目的是改變燈的電壓；根據串聯電路電壓的規律，當變阻器的電壓為6V﹣3.8V＝2.2V時，燈的電壓為3.8V，故可將電壓表小量程（0﹣3V）并聯在變阻器的兩端，而電壓表小量程分度度值為0.1V，故測量2.2V電壓較為準確；故斷開開關，將電壓表小量程（0﹣3V）并聯在變阻器的兩端，閉合開關，移動變阻器的滑片，當電壓表示數為2.2V時，讀出此時電流表的示數；計算小燈泡的額定功率。