Question

18．我校某科學小組為了探究電流與電壓、電阻的關(guān)系．
[提出問題]通過導體的電流與導體兩端電壓及導體電阻的大小有什么關(guān)系？
[猜想]猜想1：…
猜想2：…
[實驗器材]電源（電壓恒為4.5 V），電流表、電壓表各一只，開關(guān)一個，三個定值電阻（5Ω、10Ω、15Ω），兩只滑動變阻器（“20Ω 2 A”、“50Ω 1 A”），導線若干．
[實驗過程]
（1）實驗實物圖如圖一所示．
（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．小明操作中的錯誤是閉合開關(guān)前，滑動變阻器滑片沒有移到最大阻值處．
（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、電壓的值如下表．

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

分析表格中的數(shù)據(jù)可得出結(jié)論是導體電阻阻值一定時，通過電阻的電流與電阻兩端的電壓成正比．
（4）小明在探究另一猜想時，實驗中多次改變R的阻值，并移動變阻器滑片，將實驗中測得的數(shù)據(jù)繪制成圖象，得到如圖二所示的電流I隨電阻R變化的圖象，分析數(shù)據(jù)得出，該猜想是正確的．實驗中，小紅多次移動變阻器滑片的目的是控制定值電阻R兩端的電壓不變．
（5）為完成整個實驗，小明應(yīng)該選擇的滑動變阻器的規(guī)格是“20Ω 2 A”．

Answer 1

分析 （2）閉合開關(guān)前，為保護電路，滑動變阻器滑片要移到最大阻值處；
（3）分析表中電壓與電流的比值大小得出結(jié)論；
（4）研究電流與電阻關(guān)系時，要控制電壓不變，
（5）由歐姆定律，根據(jù)圖2中數(shù)據(jù)，得出電壓表示數(shù)，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律求出變阻器分得的電，根據(jù)分壓原理，當15Ω電阻連入電路中時，求出變阻器連入電路中的電阻大小確定選用的變阻器規(guī)格．

解答 解：（2）閉合開關(guān)前，為保護電路，滑動變阻器滑片要移到最大阻值處，即最右端，而圖中變阻器連入電路中的電阻為0，電壓表測電源電壓了，故閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表有示數(shù)，電壓表指針超過量程．
（3）由表中數(shù)據(jù)，$\frac{U}{I}$=$\frac{1.2V}{0.12A}$=$\frac{1.6V}{0.16A}$=-----=10Ω為一定值，故結(jié)論是：導體電阻阻值一定時，通過電阻的電流與電阻兩端的電壓成正比；
（4）研究電流與電阻關(guān)系時，要控制電壓不變，當換上不同的電阻時，由分壓原理，電壓表示數(shù)發(fā)生變化，故小紅多次移動變阻器滑片的目的是：控制定值電阻R兩端的電壓不變；
（5）由圖二知，電壓表示數(shù)為U=IR=0.5A×5Ω=2.5V，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，變阻器分得的電壓為：
U_滑=4.5V-2.5V=2V，變阻的電壓為電壓表示數(shù)的$\frac{2V}{2.5V}$倍，當15Ω電阻連入電路中時，根據(jù)分壓原理，變阻器連入電路中的電阻大�。篟_滑=$\frac{2}{2.5}$×15Ω=12Ω，故選用“20Ω 2 A”的變阻器．
故答案為：（2）閉合開關(guān)前，滑動變阻器滑片沒有移到最大阻值處；
（3）導體電阻阻值一定時，通過電阻的電流與電阻兩端的電壓成正比；
（4）控制定值電阻R兩端的電壓不變；   （5）50Ω 1 A．

點評 本題研究電流與電壓、電阻的關(guān)系，考查注意事項、數(shù)據(jù)分析、控制變量法及對器材的要求．