Question

14．甲、乙兩小組探究“電流與電壓和電阻的關(guān)系”，老師提供的實驗器材有：電源（電壓恒為4.5V），電流表、電壓表各一個，開關(guān)一個，四個定值電阻（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω），兩只滑動變阻器（規(guī)格分別為“20Ω2A”、“50Ω1A”），導(dǎo)線若干．

（1）甲小組探究“電流與電壓的關(guān)系”
①請你根據(jù)圖甲的電路圖用筆畫線代替導(dǎo)線將圖乙中的實物電路連接完整．
②他們將5Ω的電阻接入電路，閉合開關(guān)前，要將滑動變阻器滑片移至最左（選填“左”或“右”）端；電路中滑動變阻器起到保護電路的作用．
③他們進行實驗得到的數(shù)據(jù)如表，由此可得到的實驗結(jié)論是：電阻一定時，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比．

電壓U/V	1.0	1.5	3.0
電流I/A	0.2	0.3	0.6

④你認為本次實驗中多次測量的目的是為了使實驗結(jié)論更具有普遍性和可靠性，便于尋找實驗普遍規(guī)律．
（2）乙小組探究“電流與電阻的關(guān)系”
①將5Ω的電阻接入電路，檢查無誤后閉合開關(guān)，移動滑片，使電壓表的示數(shù)為1.5V，并記下相應(yīng)的電流值．再用10Ω的電阻替代5Ω的電阻后，滑動變阻器連入電路的電阻阻值應(yīng)增大（選填“增大”、“減小”或“不變”），使電壓表示數(shù)保持1.5V保持不變．
②若要使所給的4各定值電阻分別接入電路中都能正常進行實驗，應(yīng)選擇滑動變阻器的規(guī)格是50Ω 1A，理由是：當(dāng)定值電阻為20Ω時，U_R=1.5V，U_變=4.5V-1.5V=3V，$\frac{{U}_{R}}{{U}_{變}}$=$\frac{R}{{R}_{變}}$，所以$\frac{1.5V}{3V}=\frac{20Ω}{{R}_{變}}$，R_變=40Ω，滑動變阻器最大阻值至少為40Ω，所以選50Ω 1A的滑動變阻器．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)電路圖連接實物圖，可采用“電流流向法”，從電源的正極出發(fā)，按照電流的流向，先串主電路，再將電壓表并在待測電阻的兩端；連接滑動變阻器時，要“一上一下”的原則；
②閉合開關(guān)前，要將滑動變阻器滑片移至A端；電路中滑動變阻器起到保護電路元件安全和改變電阻兩端電壓，進行多次測量的作用；
③在探究“電流與電壓和電阻的關(guān)系”時，要采用控制變量法進行實驗，即電壓不變時探究電流與電阻的關(guān)系，電阻不變時探究電流與電壓的關(guān)系；
④本次實驗中多次測量的目的是為了使實驗結(jié)論更具有普遍性和可靠性，便于尋找實驗普遍規(guī)律；
（2）用10Ω的電阻替代5Ω的電阻后，滑動變阻器連入電路的電阻阻值應(yīng)增大，使電壓表示數(shù)保持1.5V保持不變．

解答 解：（1）①電源電壓為4.5V，因此電壓表量程選取0～6V．電流表的量程不確定，因此選擇較大量程．采用“電流流向法”，電流從電源正極出發(fā)，依次將開關(guān)、滑動變阻器、定值電阻、電流表串聯(lián)起來，再將電壓表并聯(lián)在定值電阻兩端；故連接實物圖如下：

②閉合開關(guān)前，要將滑動變阻器滑片移至最左端即阻值的最大處；電路中滑動變阻器起到保護電路的作用；
③據(jù)表中的數(shù)據(jù)可得，電阻R=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}=\frac{{U}_{2}}{{I}_{2}}=\frac{{U}_{3}}{{I}_{3}}$=$\frac{1.0V}{0.2A}=\frac{1.5V}{0.3A}=\frac{3.0V}{0.6A}$=5Ω，所以可得結(jié)論電阻一定時，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比；
④本次實驗中多次測量的目的是 為了使實驗結(jié)論更具有普遍性和可靠性，便于尋找實驗普遍規(guī)律；
（2）將5Ω的電阻接入電路，檢查無誤后閉合開關(guān)，移動滑片，使電壓表的示數(shù)為1.5V，并記下相應(yīng)的電流值．再用10Ω的電阻替代5Ω的電阻后，滑動變阻器連入電路的電阻阻值應(yīng)增大，使電壓表示數(shù)保持1.5V保持不變．
當(dāng)定值電阻為20Ω時，U_R=1.5V，U_變=4.5V-1.5V=3V，$\frac{{U}_{R}}{{U}_{變}}$=$\frac{R}{{R}_{變}}$，所以$\frac{1.5V}{3V}=\frac{20Ω}{{R}_{變}}$，R_變=40Ω，滑動變阻器最大阻值至少為40Ω，所以選50Ω  1A的滑動變阻器．
故答案為：（1）見上圖；左；保護電路；電阻一定時，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比；為了使實驗結(jié)論更具有普遍性和可靠性，便于尋找實驗普遍規(guī)律；（2）50Ω 1A；當(dāng)定值電阻為20Ω時，U_R=1.5V，U_變=4.5V-1.5V=3V，$\frac{{U}_{R}}{{U}_{變}}$=$\frac{R}{{R}_{變}}$，所以$\frac{1.5V}{3V}=\frac{20Ω}{{R}_{變}}$，R_變=40Ω，滑動變阻器最大阻值至少為40Ω，所以選50Ω 1A的滑動變阻器．

點評 本題考查了實驗分析，探究電流與電壓、電阻關(guān)系實驗，要采用控制變量法，應(yīng)用控制變量法分析即可正確解題．