Question

7．小華同學為了探究“電流與電阻關系”，設計了如圖甲的實驗電路，她在學校實驗室找來了如下一些實驗器材：電壓恒為 3V 的電源，電流表，電壓表各一只，一個開關，阻值分別為 10Ω，20Ω，50Ω 的定值電阻各一個，滑動變阻器上標有“20Ω  1A”字樣，導線若干．

（1）小華在檢查儀器時，發(fā)現電流表指針如圖乙所示，則接下來的操作時對電流表調零；在連接電路時，小華應將開關處于斷開狀態(tài)．
（2）按照圖甲電路圖連接好電路，小華先把 10Ω 的電阻接入電路，移動滑動變阻器滑片，使電壓表示數為 2V，讀出電流表示數后，斷開開關，她拆下 10Ω 的電阻，換 20Ω 的電阻繼續(xù)做實驗，閉合開關，電壓表示數將變大（選填“變大”或“變小”或“不變”），要完成這次實驗，接下來她應將變阻器滑片向左（選填“左”或“右”）端移動，使電壓表的示數為2V．
（3）當小華改用 50Ω 的電阻繼續(xù)實驗時，發(fā)現移動滑動變阻器滑片，電壓表示數改變，但無法使電壓表示數達到實驗要求的值，你認為原因可能是C．
A，滑動變阻器的最大阻值太大    B，電壓表量程選小了
C，滑動變阻器的最大阻值太小    D，滑動變阻器燒壞了
（4）小華解決了上述問題后，完成了實驗，利用收集到的多組數據，作出了如圖丙所示的電流 I 隨電阻 R 變化的關系圖象，分析圖象得出的結論是電壓一定時，通過導體的電流與導體的電阻成反比．

Answer 1

分析 （1）由圖知，電流表指針沒有指在零刻度線上，使用電流表前應對電流表進行機械調零，使指針指在零刻度線上；為保護電路，在連接電路時，開關處于斷開狀態(tài)；
（2）探究電流與電阻關系，應控制電阻兩端電壓不變，根據串分壓的知識，定值電阻的阻值變大，兩端電壓變大，要保持其兩端電壓不變，應增大變阻器的阻值；
（3）根據滑動變阻器的最大阻值與定值電阻阻值間的關系，由串聯電路的分壓原理分析電壓表不能達到要求的原因；
（4）分析圖丙中圖象，曲線上每一點對應的電流和電阻的乘積相等，說明電壓一定時，導體中的電流與電阻成反比．

解答 解：（1）由圖乙知，電流表指針沒有指在零刻度線上，應先對電流表調零；為保護電路，在連接電路時，開關應處于斷開狀態(tài)；
（2）探究電流與電阻關系，應控制電阻兩端電壓不變，用20Ω的電阻替換10Ω電阻時，電阻阻值變大，滑動變阻器阻值不變，電阻分壓變大，故壓表示數將變大；為保持電阻兩端電壓不變，應減小電阻的分壓，增大滑動變阻器的電壓，滑動變阻器接入電路的阻值應該變大，由電路圖可知，應向左移動滑動變阻器滑片，直到電壓表的示數是2V為止；
（3）當改用50Ω的電阻時，電路中的電流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2V}{50Ω}$=0.04A，滑動變阻器的阻值為：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3V-2V}{0.04A}$=25Ω＞20Ω，
無法使電壓表的示數達到實驗要求的值，可能由于滑動變阻器的最大阻值太小，把滑動變阻器阻值全部接入電路時，滑動變阻器分得的電壓還是較小，不能使電阻兩端達到要求的值，故選C；
（4）分析圖丙圖象，曲線上每點對應的電流和電阻的乘積都等于2.0V，說明電壓一定時，通過導體的電流與導體的電阻成反比．
故答案為：（1）對電流表調零；斷開；（2）變大；左；2；（3）C；（4）電壓一定時，通過導體的電流與導體的電阻成反比．

點評 本題考查了實驗數據處理、實驗操作分析、實驗操作改進等問題，實驗操作分析及實驗改進措施是本題的難點，要根據串聯電路的分壓原理認真分析．