Question

4．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4.5V），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），三只滑動變阻器（A：“10Ω 1.5A”、B：“20Ω 1A”、C：“50Ω 1A”），導(dǎo)線若干．
【實(shí)驗(yàn)過程】
（1）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)誤是變阻器連入電路的阻值沒有調(diào)到最大值．
（2）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，測得電流、電壓的值如表一，此時(shí)選擇的滑動變阻器是C（選填A(yù)：“10Ω 1.5A”、B：“20Ω 1A”、C：“50Ω 1A”），分析數(shù)據(jù)可得出猜想①是正確的．
（3）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(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．實(shí)驗(yàn)中，小紅多次移動變阻器滑片的目的是控制阻值不同的定值電阻兩端電壓不變．
（4）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3V，得到了雨表二相同的數(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：電壓表測量的是滑動變阻器兩端的電壓．
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

Answer 1

分析 （1）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說明滑動變阻器接入電路的電阻過��；
（2）根據(jù)電路的最小電流求出電路的電阻；
（3）滑動變阻器在電路中的作用有兩方面：保護(hù)電路，改變用電器兩端電壓；
（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(dāng)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(guān)前，變阻器連入電路的阻值沒有調(diào)到最大值，才導(dǎo)致了電壓表指針超過量程；
（2）當(dāng)電阻兩端的電壓為1.2V時(shí)，電流為0.12A，滑動變阻器兩端的電壓為U'=4.5V-1.2V=3.3V；滑動變阻器的電阻為：R'=$\frac{U'}{I}$=$\frac{3.3V}{0.12A}$=27.5Ω，故選用C；
（3）實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖翘骄俊半娏髋c電阻的關(guān)系”，應(yīng)控制阻值不同的定值電阻兩端電壓不變；
（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）變阻器連入電路的阻值沒有調(diào)到最大值；（2）C；（3）控制阻值不同的定值電阻兩端電壓不變；（4）電壓表測量的是滑動變阻器兩端的電壓．

點(diǎn)評 本題考查了根據(jù)實(shí)物圖畫電路圖、對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理能力、電路現(xiàn)象的判斷、滑動變阻器的使用，關(guān)鍵是能結(jié)合控制變量法分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)判斷猜想是否正確和判斷滑動變阻器的作用．