Question

8．小莉同學(xué)按如圖1所示的電路探究“導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體電阻的關(guān)系”．她不斷改變電阻R的阻值，并將電阻值以及對(duì)應(yīng)的電流表的示數(shù)記錄在表1中．分析表1中的數(shù)據(jù)可知：電路中的電流I跟電阻R不是反比關(guān)系，這一結(jié)論與歐姆定律不一致．請(qǐng)你幫助小莉分析：

（1）結(jié)論與歐姆定律不一致的原因是沒(méi)有保持電阻箱R兩端的電壓不變．
（2）要得到與歐姆定律一致的結(jié)論，你如何幫助小莉改進(jìn)這個(gè)電路？把改后的電路圖畫(huà)在圖2方框內(nèi)．
（3）改進(jìn)實(shí)驗(yàn)后，把符合要求的數(shù)據(jù)填寫(xiě)在表2中的空格內(nèi)．
表1

次數(shù)	R/Ω	I/A
1	5	0.6
2	10	0.4
3	15	0.3

表2

次數(shù)	R/Ω	I/A
1	5	0.6
2	10	0.3
3	15

（4）本實(shí)驗(yàn)中測(cè)量了多組數(shù)據(jù)，在許多實(shí)驗(yàn)中都需要進(jìn)行多次測(cè)量，有的是為了從不同情況中找到普遍規(guī)律，有的是為了求平均值以減小誤差．你認(rèn)為下列實(shí)驗(yàn)中多次測(cè)量的目的與本實(shí)驗(yàn)相同的是①（選填序號(hào)）．
①測(cè)量物體的長(zhǎng)度
②用伏安法測(cè)量定值電阻的阻值
③探究導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端電壓的關(guān)系．

Answer 1

分析 （1）電壓一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體的電阻成反比，在研究電流跟電阻的關(guān)系時(shí)一定保持電壓不變，否則不會(huì)得到電流跟電阻成反比；
（2）當(dāng)更換電阻時(shí)，電阻兩端的電壓也會(huì)變化，為了保證電阻兩端的電壓不變，實(shí)驗(yàn)中必須使用滑動(dòng)變阻器，通過(guò)移動(dòng)滑片保持電壓表示數(shù)不變；
（3）根據(jù)第1次數(shù)據(jù)計(jì)算出電壓，電壓不變，根據(jù)I=$\frac{U}{R}$分別計(jì)算出第3次的電流；
（4）該實(shí)驗(yàn)多次測(cè)量是為了尋找普遍規(guī)律，測(cè)量物體長(zhǎng)度也是采用同樣的方法．

解答 解：（1）電阻由5Ω-10Ω-20Ω，電阻變?yōu)樵瓉?lái)的2倍、4倍，電流不是減小為原來(lái)的 $\frac{1}{2}$、$\frac{1}{4}$，由數(shù)據(jù)不能得到電流跟電阻成反比，這與歐姆定律不相符，原因是沒(méi)有保持電阻箱R兩端的電壓不變．
（2）他在改變電阻箱R的阻值時(shí)，R兩端的電壓也隨之變化，此時(shí)電壓和電阻都變化，測(cè)得的電流值的變化就說(shuō)不清是哪個(gè)因素的變化引起的，沒(méi)有用控制變量法，所以得出的結(jié)論是不準(zhǔn)確的．應(yīng)該把電阻R₀去掉或R₀換成滑動(dòng)變阻器或在電路中串聯(lián)一個(gè)滑動(dòng)變阻器，目的是控制電阻R兩端的電壓不變；電路圖為：

（3）第1次電阻兩端電壓為U=RI=5Ω×0.6A=3V，根據(jù)電阻兩端的電壓不變，結(jié)合歐姆定律，第3次電流I=$\frac{U}{R}=\frac{3V}{15Ω}$=0.2A．
（4）探究“電流跟電壓、電阻的關(guān)系”和測(cè)量物體長(zhǎng)度時(shí)，多次測(cè)量的目的是從不同情況中找到普遍規(guī)律，故選A．
故答案為：（1）沒(méi)有保持電阻箱R兩端的電壓不變；（2）在電路中增加一個(gè)滑動(dòng)變阻器；見(jiàn)上圖；（3）0.2；（4）①．

點(diǎn)評(píng) 該題是對(duì)探究電流、電壓和電阻三者之間的關(guān)系，側(cè)重考查控制變量法．