Question

18．如圖1所示是“探究電流與電壓、電阻關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)電路，其中R是定值電阻．

（1）電路中有一根導(dǎo)線的連接不適宜，需要改接．請?jiān)谶@般導(dǎo)線上打“×”，并畫出改接的導(dǎo)線．閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑動變阻器的滑片P移到最右端（左/右）．
（2）閉合開關(guān)，三次調(diào)節(jié)變阻器，得到表中的數(shù)據(jù)．

實(shí)驗(yàn)序號	1	2	3
電壓/V	2.0	2.4	2.8
電流/A	0.40	0.48	0.56

由這些數(shù)據(jù)：
①可看出電流與電壓的關(guān)系；
②可概括出結(jié)論：電阻一定時(shí)，通過導(dǎo)體的電流和導(dǎo)體兩端電壓成正比．
（3）在探究電流與另一個(gè)物理量的關(guān)系時(shí)，需要多次更換不同阻值的電阻．并且每次更換后都要調(diào)節(jié)變阻器，使電壓表的示數(shù)不變（增大/減小/不變）．
（4）小明根據(jù)自己的想法設(shè)計(jì)了另一種實(shí)驗(yàn)電路（如圖2所示）．其中，MN是一根金屬電阻絲，Q是一個(gè)金屬夾．主要實(shí)驗(yàn)步驟是：先將Q移到最左端，再調(diào)節(jié)滑動變阻器，確保電流不超過電流表所選用的量程；然后從左向右且有間隔地改變金屬夾的位置，得到表中的數(shù)據(jù)；最后分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論．

實(shí)驗(yàn)序號	1	2	3
電壓/V	0.5	1.2	1.5
電流/A	0.50	0.40	0.30

但是，由小明的實(shí)驗(yàn)：
①雖然可看出“電阻越大電流越小”，但無法得到“電流與電阻成反比”的關(guān)系；
②可得“電壓越大電流越小”，但這個(gè)結(jié)論明顯是錯(cuò)誤的．
請分析小明的實(shí)驗(yàn)，具體指出存在問題：沒有控制定值電阻兩端電壓不變．
（5）某同學(xué)用如圖所示的電路探究“通過導(dǎo)體的電流與電壓、電阻的關(guān)系”后，進(jìn)一步為研究可變電阻功率的變化規(guī)律，他將R₁換成阻值為5Ω的定值電阻，把R₂換成阻值范圍是0～10Ω的電阻箱，試驗(yàn)中R₂從1Ω逐漸調(diào)大到10Ω，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表．當(dāng)R₂消耗的功率最大時(shí)，其電阻約為B．
A、4Ω        B、5Ω         C、6Ω          D、4Ω和6Ω

次數(shù)	1	2	3	4	5	6
R2/Ω	1	2	4	6	8	10
I/A	0.50	0.43	0.33	0.27	0.23	0.20
P2/W	0.25	0.37	0.44	0.44	0.42	0.40

Answer 1

分析 （1）在實(shí)物電路的連接中，要特別注意電流表、電壓表、滑動變阻器的接法，注意電流表、電壓表量程的選擇和正負(fù)接線柱的接法；
閉合開關(guān)前，需將滑動變阻器的滑片移到阻值最大處；
（2）分析表格中數(shù)據(jù)，得出電流和電壓的正比例關(guān)系；
（3）要探究電流和電阻的關(guān)系，需保持電阻兩端的電壓不變，改變電阻的阻值；
（4）要探究電流和電壓、電阻的關(guān)系，需用控制變量法；
（5）根據(jù)表格中數(shù)據(jù)分析，得出結(jié)論．

解答 解：（1）由圖知，電源電壓為3V，所以電壓表應(yīng)選擇0～3V的量程，而圖中選擇的是0～15V的量程，因此電壓表的量程選擇錯(cuò)誤，改圖如圖所示：

閉合開關(guān)前，需將滑動變阻器的滑片移到阻值最大處，故將滑片放在最右端；
（2）①由表格中數(shù)據(jù)知，電壓變化，電流也變化，所以可以看出電流和電壓的關(guān)系；
②分析數(shù)據(jù)，電壓和電流的比值為定值，可得電阻一定時(shí)，通過導(dǎo)體的電流和導(dǎo)體兩端電壓成正比；
（3）要探究電流和電阻的關(guān)系，應(yīng)多次更換不同阻值的電阻，并且每次更換后都要調(diào)節(jié)變阻器，使電壓表的示數(shù)不變；
（4）探究電流和電阻的關(guān)系，需保持電壓不變，改變電阻，而小明在實(shí)驗(yàn)中沒有控制定值電阻兩端電壓不變；
（5）由表格中數(shù)據(jù)可以看出，電阻R₂由1Ω至4Ω之間功率變大，由6Ω至10Ω之間的功率減小，4Ω與6Ω的功率相等，可知當(dāng)R₂的阻值為5Ω時(shí)，功率最大．
故答案為：（1）見上圖；右；（2）①電壓；②電阻一定時(shí)，通過導(dǎo)體的電流和導(dǎo)體兩端電壓成正比；（3）不同阻值的電阻；不變；（4）沒有控制定值電阻兩端電壓不變；
（5）B．

點(diǎn)評 此題是“探究電流與電壓、電阻關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，由于電流與電壓和電阻有關(guān)，在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用控制變量法，否則無法得出正確結(jié)論．