Question

2．探究“電流與電壓、電阻的關(guān)系”
研究“電流與電壓關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中要保持電阻不變，該實(shí)驗(yàn)方法稱(chēng)為控制變量法．
（1）請(qǐng)?jiān)趫D1方框內(nèi)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究電路．
以下數(shù)據(jù)是小明、小華、小紅三位同學(xué)分別通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)．
（實(shí)驗(yàn)中小明使用10Ω定值電阻，小華使用5Ω定值電阻，小紅使用“2.5V 1.25W”小燈泡完成實(shí)驗(yàn)探究

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	1	2	3	4	5
電壓U/V	1.2	1.5	2.0	2.5	3.0
電流I/A （小明）	0.12	0.15	0.20	0.25	0.30
電流I/A （小華）	0.24	0.30	0.40	0.50	0.60
電流I/A （小紅）	0.35	0.40	0.45	0.50	0.52

（2）請(qǐng)?jiān)趫D2的方格紙內(nèi)畫(huà)出小華同學(xué)電流與電壓的關(guān)系圖象，根據(jù)你畫(huà)的圖象及小華的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，電流與電壓有什么關(guān)系？電阻不變，導(dǎo)體的電流與電壓成正比；
（3）除了小華、還有哪位同學(xué)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能得到以上電流與電壓的關(guān)系小明；
（4）根據(jù)以上兩位同學(xué)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)還可以發(fā)現(xiàn)定值電阻兩端電壓與通過(guò)它的電流的比值有什么規(guī)律為一定值，而這個(gè)“電壓與電流比值”的大小等于電阻；
（5）如果電流用字母I表示，電阻用字母U表示，電阻用字母R表示，請(qǐng)你用表達(dá)式表示上一小題所得到的規(guī)律I=$\frac{U}{R}$，這是就歐姆定律的表達(dá)式；
（6）根據(jù)以上得到的規(guī)律，某元件兩端電壓為12V時(shí)，流經(jīng)元件的電流為200mA，則該元件的電阻為60Ω，當(dāng)電壓降低到3V時(shí)，流經(jīng)該元件的電流為0.05A，當(dāng)通過(guò)元件電流為零時(shí)，該元件電阻為60Ω；
（7）另外一位同學(xué)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為什么不符合這規(guī)律？這是由于實(shí)驗(yàn)誤差導(dǎo)致的嗎？請(qǐng)說(shuō)說(shuō)你的看法不是誤差；燈絲的電阻隨溫度的升高而增大
（8）小明、小華、小紅三位同學(xué)完成“探究電流與電壓關(guān)系”實(shí)驗(yàn)后，小紅用同樣電路對(duì)“電流與電阻關(guān)系”進(jìn)行探究，她首先將5Ω的定值電阻接入電路，電路連接完全正確，閉合開(kāi)關(guān)直接讀出并記錄電流表讀數(shù)，然后再分別用10Ω和20Ω的電阻替換5Ω電阻，重復(fù)上述操作．
小紅的實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程是否有錯(cuò)誤？有；①接5Ω的電阻閉合開(kāi)關(guān)后，沒(méi)有調(diào)節(jié)變阻器就讀數(shù)了；②當(dāng)換用10Ω、15Ω的電阻后，沒(méi)有調(diào)節(jié)電阻兩端的電壓不變便讀取數(shù)據(jù)．

Answer 1

分析 探究電流與電壓、電阻的關(guān)系需用控制變量法；
（1）畫(huà)電路圖時(shí)，注意電流表、電壓表的連接，不要漏掉滑動(dòng)變阻器；
（2）根據(jù)數(shù)據(jù)描點(diǎn)，并用平滑的曲線(xiàn)連接起來(lái)，分析圖象和數(shù)據(jù)得出電流與電壓的正比例關(guān)系；
（3）要得出電流與電壓的關(guān)系，需保持導(dǎo)體的電阻不變，根據(jù)其進(jìn)行分析；
（4）電壓與電流的比值等于電阻，定值電阻的阻值不變；
（5）歐姆定律的表達(dá)式：I=$\frac{U}{R}$；
（6）根據(jù)R=$\frac{U}{I}$計(jì)算元件的電阻；根據(jù)I=$\frac{U}{R}$計(jì)算通過(guò)元件的電流；電流為零，導(dǎo)體的電阻不變；
（7）根據(jù)燈絲的電阻隨溫度的升高而增大的特點(diǎn)進(jìn)行分析；
（8）要探究電流與電阻的關(guān)系，需保持電阻兩端的電壓不變．

解答 解：研究“電流與電壓關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中要保持導(dǎo)體的電阻不變，改變電阻，該實(shí)驗(yàn)方法稱(chēng)為控制變量法；
（1）電路圖如圖所示：

（2）根據(jù)小華的數(shù)據(jù)描點(diǎn)，并用平滑的曲線(xiàn)連接起來(lái)，如圖所示：

由圖象和數(shù)據(jù)知，電阻不變，導(dǎo)體的電流與電壓成正比；
（3）小明的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)電壓與電流的比值不變，可得電阻不變，電流與電壓成正比；
（4）由小明和小華的數(shù)據(jù)知，定值電阻兩端電壓與通過(guò)它的電流的比值為一定值，這個(gè)比值表示電阻；
（5）由（4）分析可知，I=$\frac{U}{R}$，這是歐姆定律的表達(dá)式；
（6）由I=$\frac{U}{R}$得，電阻值R=$\frac{U}{I}$=$\frac{12V}{200×1{0}^{-3}A}$=60Ω；
當(dāng)電壓降低到3V時(shí)，電流I′=$\frac{U′}{R}$=$\frac{3V}{60Ω}$=0.05A；
電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì)，所以當(dāng)通過(guò)元件電流為零時(shí)，該元件電阻仍為60Ω；
（7）小紅同學(xué)用燈泡做實(shí)驗(yàn)，而燈絲的電阻隨溫度的升高而增大，所以不能得出電流與電壓的正比例關(guān)系；
（8）探究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，應(yīng)保持電阻兩端的電壓不變，由題意知，開(kāi)始用了5Ω的電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，閉合開(kāi)關(guān)時(shí)，變阻器的阻值最大，若換用10Ω或15Ω的電阻后，變阻器兩端的電壓會(huì)變大，要保持電阻兩端的電壓不變，應(yīng)增大變阻器的阻值，所以實(shí)驗(yàn)將無(wú)法進(jìn)行；
實(shí)驗(yàn)中換用10Ω和15Ω的電阻后，閉合開(kāi)關(guān)，接著讀數(shù)是錯(cuò)誤的．
故答案為：電阻；控制變量法；（1）見(jiàn)上圖；（2）見(jiàn)上圖；電阻不變，導(dǎo)體的電流與電壓成正比；（3）小明；（4）為一定值；電阻；（5）I=$\frac{U}{R}$；歐姆；（6）60；0.05；60；（7）不是誤差；燈絲的電阻隨溫度的升高而增大；（8）有；①接5Ω的電阻閉合開(kāi)關(guān)后，沒(méi)有調(diào)節(jié)變阻器就讀數(shù)了；②當(dāng)換用10Ω、15Ω的電阻后，沒(méi)有調(diào)節(jié)電阻兩端的電壓不變便讀取數(shù)據(jù)．

點(diǎn)評(píng) 本題是探究電流與電壓關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，考查了對(duì)控制變量法的應(yīng)用及數(shù)據(jù)的分析和結(jié)論的得出，考查了全面．