Question

9．探究：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，通過導(dǎo)體的電流與其兩端電壓成正比．
②導(dǎo)體兩端的電壓一定時，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比．
[實驗器材]
電源（電壓恒為4.5V），電流表、電壓表各一只，開關(guān)一個，三個定值電阻（5Ω、10Ω、15Ω），兩只滑動變阻器（20Ω2A、50Ω1A），導(dǎo)線若干．
[實驗過程]（1）根據(jù)如圖所示實物圖在虛線框內(nèi)畫出電路圖．

（2）小明按如圖正確連接電路后，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．小明操作中的錯誤是沒有將滑動變阻器滑片移到最大阻值處．
（3）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．小明實驗時選擇的電阻值是10Ω．分析數(shù)據(jù)可得出結(jié)論導(dǎo)體的電阻一定時，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電壓成正比．
表一                                   

電壓U/V	1.2	1.6	2.0	2.4	2.8
電流I/A	0.12	0.16	0.20	0.24	0.28

表二

電阻R/Ω	5	10	15
電流I/A	0.30	0.15	0.10

（4）小紅在探究猜想②時，先將5Ω的電阻連入電路中，閉合開關(guān)，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的電阻時，電壓表的示數(shù)將變大，應(yīng)向右移動滑動變阻器的滑片，得到了表二中的實驗數(shù)據(jù)．
（5）小紅在探究猜想②時使用的滑動變阻器的規(guī)格是50Ω 1A．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)如圖所示實物圖畫出電路圖：
（2）為保護(hù)電路，閉合開關(guān)前，變阻器連入電路中的阻值最大；
（3）由表一中數(shù)據(jù)根據(jù)歐姆定律求電阻；分析表中數(shù)據(jù)得出結(jié)論；
（4）由表二中數(shù)據(jù)根據(jù)歐姆定律求電壓，研究電流與電阻的關(guān)系時，要控制電阻的電壓不變，換上較大電阻時，先根據(jù)分壓原理確定電壓表示數(shù)的變化，再由串聯(lián)電路電壓規(guī)律確定滑片移動的方向；
（5）根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律和分壓原理確定變阻器接入電路中阻值，確定變阻的規(guī)格．

解答 解：
（1）根據(jù)如圖所示實物圖畫出電路圖：

（2）小明按如圖正確連接電路后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表有示數(shù)，說明電路為通路，電壓表指針超過量程，說明變阻器分得的電壓太小，故沒有將滑動變阻器滑片移到最大阻值處；
（3）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．由表中數(shù)據(jù)，根據(jù)歐姆定律的變形公式R=$\frac{U}{I}$=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}=\frac{1.2V}{0.12A}$=10Ω，即小明實驗時選擇的電阻值是10Ω，分析數(shù)據(jù)，電壓表與電流的比值為一定值，故可得出結(jié)論：導(dǎo)體的電阻一定時，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電壓成正比；
（4）由表中數(shù)據(jù)可知，將5Ω的電阻連入電路中，閉合開關(guān)，電流表示數(shù)為0.3A，根據(jù)歐姆定律的變形公式，與電阻并聯(lián)的電壓表的示數(shù)為U=IR=0.3A×5Ω=1.5V；再分別改接10Ω、15Ω的電阻時，根據(jù)分壓原理，電壓表的示數(shù)將變大，小紅在探究猜想②時，要控制電壓表示數(shù)不變，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，應(yīng)增大變阻器分得的電壓，由分壓原理，要減小變阻器連入電路中的電阻，故應(yīng)向右移動滑動變阻器的滑片，得到了表二中的實驗數(shù)據(jù)；
（5）根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，變阻器分得的電壓U_滑=4.5V-1.5V=3V，變阻器分得電壓為電壓表示數(shù)的$\frac{3V}{1.5V}$
=2倍，由分壓原理，當(dāng)定值電阻為15Ω時，變阻器連入電路 中的電阻為2×15Ω=30Ω＞20Ω，因電流最大為0.3A，故選用50Ω1A變阻器．
故答案為：（1）如上所示；（2）沒有將滑動變阻器滑片移到最大阻值處；
（3）10Ω；導(dǎo)體的電阻一定時，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電壓成正比；
（4）1.5V；變大；右；（5）50Ω1A．

點(diǎn)評 本題研究通過導(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，考查電路的連接、注意事項、電阻的計算，數(shù)據(jù)的處理、操作過程、控制變量法的運(yùn)用和器材的選擇．