Question

探究電流與電壓、電阻的關(guān)系．
【提出問題】通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端電壓及導(dǎo)體電阻的大小有什么關(guān)系？
【猜想】①導(dǎo)體的電阻一定時(shí)，通過導(dǎo)體的電流與其兩端電壓成正比．
②導(dǎo)體的電阻一定時(shí)，通過導(dǎo)體的電流與其兩端電壓的平方成正比．
③導(dǎo)體兩端的電壓一定時(shí)，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比．
【實(shí)驗(yàn)器材】電源（電壓恒為4.5 V），電流表、電壓表各一只，開關(guān)一個(gè)，三個(gè)定值電阻（5Ω、10Ω、15Ω），兩只滑動(dòng)變阻器（“20Ω 2 A”、“50Ω 1 A”），導(dǎo)線若干．

【實(shí)驗(yàn)過程】（1）根據(jù)圖所示實(shí)物圖在虛線框內(nèi)畫出電路圖．
（2）小明按圖正確連接電路后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表有示數(shù)，電壓表指針超過量程．小明操作中的錯(cuò)誤是

閉合開關(guān)前滑動(dòng)變阻器滑片沒有移到最大阻值處

．
（3）小明改正錯(cuò)誤后繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，通過改變定值電阻R兩端的電壓，測(cè)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．
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

（4）小紅在探究猜想③時(shí)，先將5Ω的電阻連入電路中，閉合開關(guān)，移動(dòng)滑片，使與電阻并聯(lián)的電壓表的示數(shù)為1.5 V，并記下電流值；再分別改接10Ω、15Ω的電阻，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，得到了表二中的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇

“50Ω1A”

（“20Ω 2A”和“50Ω 1A”中選擇一個(gè)），實(shí)驗(yàn)中，小紅多次移動(dòng)變阻器滑片的目的是

測(cè)出多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，找出普遍結(jié)論

．
（5）小華在探究猜想③時(shí)，重新設(shè)計(jì)了電路，保持電壓表的示數(shù)為3 V，得到了與表二相同的數(shù)據(jù)，也完成了實(shí)驗(yàn)探究．小華與小紅的實(shí)驗(yàn)相比不同之處是：

小華在實(shí)驗(yàn)中，電壓表與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)，測(cè)滑動(dòng)變阻器電壓

．

Answer 1

分析：（1）分析清楚實(shí)物電路圖的結(jié)構(gòu)，根據(jù)實(shí)物電路圖作出實(shí)驗(yàn)電路圖；
（2）閉合開關(guān)前，滑片應(yīng)移到最大阻值處；
（3）分析表一實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，然后判斷哪個(gè)猜想是正確的；
（4）定值電阻越大，電路電流越小，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值越大，由串聯(lián)電路特點(diǎn)及歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器接入電路的最大阻值，根據(jù)該阻值選擇滑動(dòng)變阻器；為了讀出普遍結(jié)論，需要進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，測(cè)出多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；
（5）實(shí)驗(yàn)過程中，定值電阻與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，滑動(dòng)變阻器電壓等于電源電壓與定值電阻電壓之差，定值電阻阻值不變，滑動(dòng)變阻器兩端電壓也不變．

解答：解：（1）根據(jù)實(shí)物電路圖，作出實(shí)驗(yàn)電路圖，如圖所示；
（2）電路連接正確，閉合開關(guān)，電流表有示數(shù)，電壓表指針超過量程，說明定值電阻電壓太大，滑動(dòng)變阻器分壓太小，是由于：閉合開關(guān)前滑動(dòng)變阻器滑片沒有移到最大阻值處造成的；
（3）由表一實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，在電阻阻值一定時(shí)，
通過電阻的電流與電阻兩端電壓成正比，故猜想①正確；
（4）定值電阻兩端電壓是1.5V，則滑動(dòng)變阻器兩端電壓U_滑=U-U_R=4.5V-1.5V=3.0V，
當(dāng)電路電流為0.1A時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最大，
∵I=

U

R

，
∴此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值R_滑=

U滑

I

=

3V

0.1A

=30Ω，因此滑動(dòng)變阻器應(yīng)選“50Ω 1A”；實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行多次測(cè)量的目的是：為了得出普遍結(jié)論．
（5）小紅的實(shí)驗(yàn)中電壓表測(cè)待測(cè)電阻兩端電壓，電壓表示數(shù)為1.5V，則滑動(dòng)變阻器電壓為4.5V-1.5V=3V；
電阻與對(duì)應(yīng)的電流值與小紅的相同，說明待測(cè)點(diǎn)兩端電壓與小紅實(shí)驗(yàn)中待測(cè)電阻電壓相同，為1.5V，而小華在實(shí)驗(yàn)中保持電壓表的示數(shù)為3V，這說明在小華的實(shí)驗(yàn)中，電壓表與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)，測(cè)滑動(dòng)變阻器電壓，因此兩實(shí)驗(yàn)電路的不同之處是：小華在實(shí)驗(yàn)中，電壓表與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)，測(cè)滑動(dòng)變阻器電壓．
故答案為：（1）電路圖如圖所示；（2）閉合開關(guān)前滑動(dòng)變阻器滑片沒有移到最大阻值處；
（3）①；（4）“50Ω 1A”；（5）小華在實(shí)驗(yàn)中，電壓表與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)，測(cè)滑動(dòng)變阻器電壓．

點(diǎn)評(píng)：探究電流與電阻關(guān)系時(shí)，應(yīng)控制定值電阻兩端電壓不變，實(shí)驗(yàn)所選滑動(dòng)變阻器不能太小，或定值電阻兩端電壓不能太大，否則無法完成實(shí)驗(yàn)．