Question

10．探究電流與電壓、電阻的關系：
【提出問題】通過導體的電流與導體兩端電壓及導體電阻的大小有什么關系？
【猜想】①導體的電阻一定時，通過導體的電流與其兩端電壓成正比．
②導體的電阻一定時，通過導體的電流與其兩端電壓的平方成正比．
③導體兩端的電壓一定時，通過導體的電流與導體的電阻成反比．
【實驗器材】電源（電壓恒定為4.5V），電流表、電壓 表各一只，開關一個，三個定值電阻（5Ω、10Ω、15Ω），兩只滑動變阻器（“20Ω  2A”、“50Ω   1A“），導線若干．
【實驗過程】（1）小明按圖正確連接電路后，閉合開關，發(fā)現(xiàn)電路表有示數(shù)，電壓表指針超過量程，小明操作中的錯誤是閉合開關前，滑動變阻器沒有將滑片滑倒電阻最大位置處
（2）小明改正錯誤后繼續(xù)實驗，通過改變定值電阻R兩端的電壓，測得電流、電壓的值如表一，分析數(shù)據(jù)可得出猜想①是正確的，實驗中，小明多次移動變阻器滑片的目的是測出多組數(shù)據(jù)，找出普遍結論
表一                                                                                                              表二

電壓U/V	1.2	1.6	2.0	2.4	2.8		電阻R/Ω	5	10	15
電流I/A	0.12	0.16	0.20	0.24	0.28		電流I/A	0.30	0.15	0.10

（3）小紅在探究猜想③時，先將5Ω的電阻連入電路中，閉合開關，移動滑片，使與電阻并聯(lián)的電壓表的示數(shù)為1.5V，并記下電流值；再分別改接10Ω、15Ω的電阻，重復上述實驗，得到了表二中的實驗數(shù)據(jù)．分析數(shù)據(jù)得出，猜想③是正確的，為了完成此實驗，滑動變阻器應選擇“50Ω 1A”（“20Ω   2A“和“50Ω   1A“中選擇一個），此時，手和眼睛的分工是：手移動滑動變阻器，眼要觀察電壓表示數(shù)是否達到1.5V．
（4）小華在探究猜想③時，重新設計了電路，保持電壓表的示數(shù)為3V，得到了與表二相同的數(shù)據(jù)，也完成了實驗探究．小華與小紅的實驗相比不同之處是：小華在實驗中，電壓表和滑動變阻器并聯(lián)，測的是滑動變阻器兩端的電壓．

Answer 1

分析 （1）閉合開關前，應該將滑動變阻器連入電路的阻值調到最大值；
（2）探究“電流跟電壓、電阻的關系”實驗中要用控制變量法；通過移動滑片來改變電阻兩端的電壓，測出多組數(shù)據(jù)，找出普遍規(guī)律；
（3）定值電阻越大，電路電流越小，滑動變阻器接入電路的阻值越大，由串聯(lián)電路特點及歐姆定律求出滑動變阻器接入電路的最大阻值，根據(jù)該阻值選擇滑動變阻器；
探究電流和電阻的關系時，控制導體兩端的電壓不變；
（4）定值電阻兩端的電壓和滑動變阻器兩端的電壓之和等于電源電壓，當小華在探究猜想③時，重新設計了電路，保持電壓表的示數(shù)為3V，得到了與表二相同的數(shù)據(jù)，說明定值電阻兩端的電壓還是1.5V不變，則滑動變阻器兩端的電壓是3V，電壓表測量的是滑動變阻器兩端的電壓．

解答 解：（1）小明在閉合開關前，變阻器連入電路的阻值沒有調到最大值（或電壓表選擇量程太小），才導致了電壓表指針超過量程；
（2）如表一中數(shù)據(jù)，導體電阻保持不變，改變導體兩端的電壓和電流，且導體中的電流和導體兩端的電壓增大的倍數(shù)相同，即導體的電阻一定時，通過導體的電流與其兩端電壓成正比，猜想①正確；
多次移動變阻器滑片的目的是改變導體兩端的電壓，測出多組數(shù)據(jù)，找出普遍結論；
（3）定值電阻兩端電壓是1.5V，則滑動變阻器兩端電壓U_滑=U-U_R=4.5V-1.5V=3.0V，
當電路電流為0.1A時，滑動變阻器接入電路的阻值最大，
由I=$\frac{U}{R}$得滑動變阻器接入電路的阻值：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3V}{0.1A}$=30Ω，因此滑動變阻器應選“50Ω 1A”；
探究電流和電阻的關系時，控制導體兩端的電壓為1.5V不變，所以更換電阻后，移動滑片時，眼睛要觀察電壓表示數(shù)是否達到1.5V；
（4）滑動變阻器兩端的電壓和定值電阻兩端的電壓之和等于電源電壓，小華和小紅記錄的數(shù)據(jù)相同，說明定值電阻兩端的電壓都是1.5V，電源電壓是4.5V，則滑動變阻器兩端的電壓是3V，電壓表測量的是滑動變阻器兩端的電壓．
故答案為：（1）閉合開關前，滑動變阻器沒有將滑片滑倒電阻最大位置處；（2）①；測出多組數(shù)據(jù)，找出普遍結論；（3）“50Ω   1A”；觀察電壓表示數(shù)是否達到1.5V；（4）小華在實驗中，電壓表和滑動變阻器并聯(lián)，測的是滑動變阻器兩端的電壓．

點評 本題考查了滑動變阻器的使用、對實驗數(shù)據(jù)的處理能力，能通過數(shù)據(jù)判斷電流與電壓的正比關系以及根據(jù)實驗要求選擇滑動變阻器的規(guī)格是比較難的問題，既要考慮需要的電阻又要考慮允許通過的電流．