Question

12．小明用如圖所示的電路探究“通過導體的電流與電阻的關系”．器材如下：電壓為3V的電源，標有“20Ω2A”字樣的滑動變阻器，阻值為5Ω、10Ω、20Ω的定值電阻各一個，電流表、電壓表、開關和導線．
（1）小明把5Ω的電阻接入電路，變阻器的滑片P移到阻值最大處，閉合開關S，調節(jié)滑片P到適當位置，記錄電流表的示數(shù)為0.4A．
（2）斷開開關S，小明用10Ω的電阻替換5Ω的電阻，將滑動變阻器移到阻值最大位置后，閉合開關S，將滑片P向A端（選填“A”或“B”）移動，保持電壓表的示數(shù)為2V．
（3）實驗數(shù)據(jù)如下表所示，可得出結論：當電壓一定時，通過導體中的電流與電阻成反比．

實驗次數(shù)	定值電阻/Ω	電流表示數(shù)/A
1	5	0.4
2	10	0.2
3	20	0.1

（4）以上方法在實驗探究時經(jīng)常用到，下列探究中用到此方法的是D．
A．探究熔絲熔斷的原因  B．探究二力平衡的條件
C．探究串、并聯(lián)電路電流的特點  D．探究影響動滑輪機械效率的因素．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)計算定值電阻兩端的電壓，由串聯(lián)電路分壓的規(guī)律可知用10Ω的電阻替換5Ω的電阻后電阻兩端電壓的變化情況，再根據(jù)串聯(lián)電路電壓規(guī)律判斷滑動變阻器兩端電壓的變化，確定滑片移動的方向以保證電壓表示數(shù)不變；
（2）由表中數(shù)據(jù)關系進行分析歸納；
（3）探究“通過導體的電流與電阻的關系”時，須控制電阻兩端電壓不變，即采用了控制變量法．

解答 解：（1）根據(jù)I=$\frac{U}{R}$，由題可知，當接入的電阻R=5Ω時，電路電流即電流表示數(shù)I=0.4A，其兩端電壓即電壓表示數(shù)U=IR=0.4A×5Ω=2V；
由題可知，滑動變阻器移到阻值最大位置B端即R_滑=20Ω，當接入定值電阻R₁=10Ω時，R_滑與R₁串聯(lián)，電壓表測R₁兩端電壓，
 電壓表示數(shù)U'=I'R₁=$\frac{U}{{R}_{滑}+R'}$R₁=$\frac{3V}{20Ω+10Ω}$×10Ω=1V＜2V，
根據(jù)控制變量法，應保持電阻兩端電壓即電壓表示數(shù)為2V不變，結合串聯(lián)電路的分壓特點，應減小變阻器接入電路的阻值，即滑片應向A移動．直至電壓表示數(shù)為2V時不變．
（2）由表格中數(shù)據(jù)知，電流與電阻的乘積為定值，可得：當電壓一定時，通過導體中的電流與電阻成反比；
（3）探究“通過導體的電流與電阻的關系”時，須控制電阻兩端電壓不變，改變電阻的大小，觀察電流發(fā)生的變化情況，即采用了控制變量法．
AB、探究熔絲熔斷的原因和探究二力平衡的條件，均是通過不同條件下的實驗現(xiàn)象進行對比，再推理歸納得出結論，故AB均不符合題意；
C、探究串、并聯(lián)電路電流的特點是通過多次測量，根據(jù)不同點的電流值，從數(shù)據(jù)關系上歸納一規(guī)律，故不符合題意；
D、影響動滑輪機械效率的因素有物重及機械自身阻力等因素，探究時須采用了控制變量法，故選D．
故答案為：（2）A；2；（3）反；（4）D．

點評 本題是探究電流與電阻關系的實驗，考查了控制變量法的應用，電流與電阻的關系及歐姆定律在串聯(lián)電路中的應用，能夠根據(jù)串聯(lián)分壓的知識判斷滑片的移動方向是解決問題的關鍵．