Question

20．小明同學(xué)用如圖甲所示的電路探究“通過導(dǎo)體的電流與電壓和電阻的關(guān)系”．保持電源電壓和電阻箱R₁的阻值不變，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器R₂的滑片P，測得的電流、電壓如表1所示；然后他不再移動(dòng)滑動(dòng)變阻器R₂的滑片P，僅改變電阻箱R₁的阻值，測得相應(yīng)的電流值，如表2所示．
表1

次數(shù)	U1/V	I/A
1	1.0	0.20
2	1.5	0.30
3	2.0	0.40

表2

次數(shù)	R1/Ω	I/A
1	3.0	0.50
2	6.0	0.33
3	9.0	0.25

（1）請按圖甲的電路圖連接好圖乙的實(shí)物圖．
（2）分析表1中的數(shù)據(jù)可得出的結(jié)論是電阻一定時(shí)，電流與電壓成正比．
（3）表1中的第一次實(shí)驗(yàn)完成后要想得到第2次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，應(yīng)將圖甲中的滑片向左（選填“左”或“右”）移動(dòng)．
（4）實(shí)驗(yàn)過程中，若電阻箱斷路，電壓表有（選填“有”或“無”）示數(shù)．
（5）分析表2中的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)電流與電阻不成反比，原因可能是沒有控制定值電阻兩端的電壓不變．
（6）在探究電流與電阻關(guān)系時(shí)，用電阻箱代替定值電阻做實(shí)驗(yàn)的好處是不需要多次改接電路，缺點(diǎn)是要使電阻箱接入的電阻成倍變化時(shí)，調(diào)節(jié)旋鈕比較麻煩．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電路圖連接實(shí)物圖，可采用“電流流向法”，從電源的正極出發(fā)，按照電流的流向，先串主電路，再將電壓表并在待測電阻的兩端；連接滑動(dòng)變阻器時(shí)，要用“一上一下”的原則．
（2）對表1中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可得出的結(jié)論；
（3）根據(jù)題意和表1可知，R₁的阻值不變，從第1次實(shí)驗(yàn)到第2次實(shí)驗(yàn)，電流增大，根據(jù)歐姆定律可知，電路總電阻應(yīng)減小，故變阻器接入電路的阻值應(yīng)減小，需將滑動(dòng)變阻器滑片向左移動(dòng)；
（4）若電阻箱斷路，則電壓表的兩接線柱與電源兩極相連，有電流通過電壓表，故電壓表有示數(shù)；
（5）探究電流跟電阻的關(guān)系時(shí)，采用控制變量法，應(yīng)保持定值電阻兩端的電壓一定；根據(jù)表2數(shù)據(jù)計(jì)算電阻兩端的電壓，看有沒有保持定值電阻兩端的電壓一定；
（6）用電阻箱代替定值電阻做實(shí)驗(yàn)的好處是不需要多次改接電路；其缺點(diǎn)是：要使電阻箱接入的電阻成倍變化時(shí)，調(diào)節(jié)旋鈕比較麻煩．

解答 解：（1）由表格數(shù)據(jù)可知，電流均小于0.6A，故電流表應(yīng)選用0～0.6A量程；電壓值小于3V，故電壓表應(yīng)選用0～3V量程；根據(jù)電路圖連接實(shí)物圖時(shí)，可采用“電流流向法”，從電源的正極出發(fā)，按照電流的流向，先串主電路，再將電壓表并在電阻箱的兩端；連接滑動(dòng)變阻器時(shí)，要用“一上一下”的接法；同時(shí)要注意電表的正負(fù)接線柱不要接反了．連接的實(shí)物圖如下圖所示：

（2）分析表1中的數(shù)據(jù)可以看出，導(dǎo)體中的電流隨電壓的增大而增大，并且成倍數(shù)的增大，故得出的結(jié)論是：電阻一定時(shí)，電流與電壓成正比．
（3）根據(jù)題意和表1數(shù)據(jù)可知，R₁的阻值不變，從第1次實(shí)驗(yàn)到第2次實(shí)驗(yàn)，電流增大，根據(jù)歐姆定律可知，電路總電阻應(yīng)減小，故滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值應(yīng)減小，需將滑動(dòng)變阻器滑片向左移動(dòng)；
（4）若電阻箱斷路，則電壓表的兩接線柱與電源兩極相連，有電流通過電壓表，故電壓表有示數(shù)；
（5）由表2可知，當(dāng)R₁=3Ω時(shí)，I=0.5A，則定值電阻兩端的電壓U₁=IR₁=0.5A×3Ω=1.5V；
當(dāng)R₁′=6Ω時(shí)，I′=0.33A，則定值電阻兩端的電壓U₁′=I′R₁′=0.33A×6Ω=1.98V；
顯然定值電阻兩端的電壓發(fā)生了變化，而本實(shí)驗(yàn)需要控制定值電阻兩端的電壓不變，故實(shí)驗(yàn)中存在的問題是沒有控制定值電阻兩端的電壓不變；
（6）在探究電流與電阻關(guān)系時(shí)，需要多次更換不同阻值的定值電阻做實(shí)驗(yàn)，需要多次改接電路，用電阻箱代替定值電阻做實(shí)驗(yàn)時(shí)，不需要多次改接電路，這是它的好處；而缺點(diǎn)是：要使電阻箱接入的電阻成倍變化時(shí)，調(diào)節(jié)旋鈕比較麻煩．
故答案為：
（1）如上圖所示；（2）電阻一定時(shí)，電流與電壓成正比；（3）左；（4）有；
（5）沒有控制定值電阻兩端的電壓不變；
（6）不需要多次改接電路；要使電阻箱接入的電阻成倍變化時(shí)，調(diào)節(jié)旋鈕比較麻煩．

點(diǎn)評(píng) 本題是探究“通過導(dǎo)體的電流與電壓和電阻的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)，主要考查了學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)歸納得出結(jié)論的能力，解決本題的關(guān)鍵是利用控制變量法分析變量和不變量．