Question

探究：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系？
猜想一：導體的電阻一定時，通過導體的電流與其兩端電壓成正比．
猜想二：導體的電阻一定時，通過導體的電流與其兩端電壓的平方成正比．
猜想三：導體兩端的電壓一定時，通過導體的電流與導體的電阻成反比．
實驗器材：電源（電壓恒為4.5V），電流表、電壓表各一只，開關一個，若干個定值電阻（10Ω、15Ω、20Ω），滑動變阻器（50Ω、1.5A），導線若干．
實驗過程：
（1）小明利用所給的器材設計了如圖甲的電路圖，然后根據電路圖連接實物圖．
①如圖乙是他未連接好的電路，請你用筆畫線代替導線，將實物圖補充完整．（做在答題紙上）
②電路連好后，在閉合開關前，他應將滑動變阻器的滑片滑到最______端（填“左”或“右”）．閉合開關后，他發(fā)現無論怎樣移動滑片，電流表指針均無偏轉，電壓表的指針有明顯的偏轉，這可能是由于______斷路造成的．
③小明更換元件后繼續(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．分析數據可得：猜想______（填序號）是正確的，小明選用的定值電阻的阻值是______Ω．
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	10	15	20
電流I/A	0.20	0.13	1.10

④小明在探究猜想三時，先將10Ω的電阻連入圖20乙連接好的電路中，閉合開關，移動滑片，使與電阻并聯的電壓表的示數為2V，并記下電流值；再分別改接15Ω、20Ω的電阻，重復上述實驗，得到了表二中的實驗數據．分析數據得出，猜想三是______（填“正確”、“錯誤”）的．實驗中，小明多次移動變阻器滑片的目的是______．
（2）小華在探究猜想三時，利用所給的器材重新設計了電路，保持電壓表的示數為2.5V，得到了與表二相同的數據，也完成了實驗探究．請你畫出小華設計的電路圖．（畫在答題紙上本題答題區(qū)域中的虛線框內）

Answer 1

【答案】分析：（1）①根據歐姆定律求出電路中的最大電流，據此確定電流表的量程，且電流表與定值電阻串聯，然后再把開關串聯在電路中即可；
②閉合開關前，為防止電路中的電流過大燒壞用電器，保護電路的滑動變阻器處于最大阻值處；電壓表有示數說明兩接線柱與電壓相連的部分是通路，電流表無示數說明斷路，即電壓表并聯的部分斷路；
③分析表一中的數據可知，定值電阻的阻值不變，通過定值電阻電流的變化倍數和兩端電壓變化倍數相等，據此可知驗證的猜想和定值電阻的阻值；
④探究電流與電阻之間的關系時應控制電阻兩端的電壓不變，改變定值電阻的阻值時應調節(jié)滑動變阻器使電壓表的示數保持不變；
（2）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，當小華在探究猜想三時，重新設計了電路，保持電壓表的示數為2.5V，得到了與表二相同的數據，說明定值電阻兩端的電壓還是2V不變，則滑動變阻器兩端的電壓是2.5V，電壓表測量的是滑動變阻器兩端的電壓．
解答：解：
①當滑動變阻器接入電路中的電阻為0，且定值電阻的阻值為10Ω時電路中的電流最大，
根據歐姆定律可得：I===0.45A＜0.6A，故電流表的量程為0～0.6A，且與電流表與定值電阻串聯，開關串聯在電路中，如下圖所示：

②閉合開關前，保護電路的滑動變阻器的滑片位于最大阻值的右端；
電流表無示數說明電路斷路，電壓表有明顯偏轉則電壓表串聯在電路中，這可能是由于定值電阻R斷路造成的；
③分析表一中的數據可知，定值電阻的阻值不變，定值電阻兩端的電壓與通過電流的比值均為10Ω，故導體的電阻一定時，通過導體的電流與其兩端電壓成正比；
④探究電流與電阻之間的關系時應控制定值電阻兩端的電壓不變，改變定值電阻的阻值時，可以通過調節(jié)滑動變阻器使定值電阻兩端的電壓不變即電壓表的示數不變；
分析表二中的數據可知，通過電流的變化倍數與電阻變化倍數的倒數相等，
故可得導體兩端的電壓一定時，通過導體的電流與導體的電阻成反比；
（2）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，小華和小明記錄的數據相同，說明定值電阻兩端的電壓都是2V，電源電壓是4.5V，則滑動變阻器兩端的電壓是2.5V，電壓表測量的是滑動變阻器兩端的電壓，電路圖如下圖所示：

故答案為：
（1）①實物電路圖如上圖所示；
②右；定值電阻R；
③一；10；
④正確；保持電壓表的示數不變；
（2）小華設計的電路圖如上圖所示．
點評：本題考查了電流表的正確使用和連接、電路故障的判斷和電路圖的設計等，關鍵是會利用控制變量法分析實驗數據得出結論，要注意小華和小明記錄的數據相同時定值電阻兩端的電壓應相等．