Question

7．某同學(xué)用如圖所示的電路，研究通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓、導(dǎo)體電阻間的關(guān)系．若保持電源電壓的大小和電阻箱R₁的阻值不變，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器R₂的金屬滑片 P，可測得不同的電流、電壓值，如表1所示．然后，他又改變電阻箱R₁的阻值，測得相應(yīng)的電流值，如表2所示．
（1）分析表1中的數(shù)據(jù)可知：當(dāng)電阻相同時(shí)，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比．此時(shí)電阻箱接入電路的電阻為5Ω．（保留小數(shù)點(diǎn)后一位）
（2）分析表2中的數(shù)據(jù)可知：電流與電阻不成反比，其原因是沒有控制電阻箱（R₁）兩端的電壓相等，正確的操作方法是：改變電阻箱R₁的阻值后，移動(dòng)滑片使電壓表示數(shù)不變，讀出電流表示數(shù)．
（3）在實(shí)驗(yàn)操作過程中，某同學(xué)發(fā)現(xiàn)，閉合開關(guān)后電壓表的示數(shù)接近電源電壓，電流表的示數(shù)為零，則電路的故障可能是電阻箱斷路．
表1                             

實(shí)驗(yàn)序號	U1/V	I/A
①	1	0.2
②	1.5	0.3
③	2	0.38

表2

實(shí)驗(yàn)序號	R1/Ω	I/A
①	3	0.5
②	6	0.33
③	9	0.25

Answer 1

分析 通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓、導(dǎo)體電阻兩個(gè)因素有關(guān)，因此實(shí)驗(yàn)時(shí)要應(yīng)用控制變量法，即：研究與電壓的關(guān)系要保持電阻不變；研究與電阻的關(guān)系要保持電壓不變．
（1）分析表1，電阻不變，得出電流與電壓的正比例關(guān)系，根據(jù)R=$\frac{U}{I}$計(jì)算出電阻箱接入電路中的阻值；
（2）電流與電阻成反比的前提條件是電阻兩端的電壓不變，分析表格中數(shù)據(jù)得出結(jié)論；
（3）電壓表的示數(shù)接近電源電壓說明與電壓表兩接線柱串聯(lián)的電路是通路，電流表的示數(shù)為零說明電路，即電壓表并聯(lián)的部分?jǐn)嗦罚?/p>

解答 解：（1）由表1數(shù)據(jù)可以看出，導(dǎo)體兩端的電壓與電流的比值為一定值，電壓增大為原來的幾倍，導(dǎo)體中的電流也增大為原來的幾倍，可得出結(jié)論：在電阻一定時(shí)電流與電壓成正比；
根據(jù)R=$\frac{U}{I}$可知，三組數(shù)據(jù)對應(yīng)的電阻都為5Ω，即此時(shí)電阻箱接入電路的電阻為5Ω．
（2）他在改變電阻箱R₁的阻值時(shí)，R₁兩端的電壓也隨之變化，此時(shí)電壓和電阻都變化，測得的電流值的變化就說不清是哪個(gè)因素的變化引起的，沒有用控制變量法，所以得出的結(jié)論是不準(zhǔn)確的；正確的操作方法是：改變電阻箱R₁的阻值后，移動(dòng)滑片直到電壓表示數(shù)不變（依然為1.5V）讀出電流表示數(shù)．
（3）電壓表的示數(shù)接近電源電壓說明與電壓表兩接線柱串聯(lián)的電路是通路，電流表的示數(shù)為零說明電路，故電路故障為與電壓表并聯(lián)的電阻箱斷路（接觸不良）．
故答案為：（1）當(dāng)電阻相同時(shí)，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比；5；
（2）沒有控制電阻箱（R₁）兩端的電壓相等；移動(dòng)滑片使電壓表示數(shù)不變，讀出電流表示數(shù)；
（3）電阻箱斷路．

點(diǎn)評 本題考查了探究電流、電壓和電阻三者之間的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，側(cè)重考查了控制變量法在實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)結(jié)論中的應(yīng)用．