Question

8．在探究了“電阻上的電流跟電阻兩端電壓的關(guān)系”之后，王立同學又提出了“電流與電阻有什么關(guān)系”這一問題．請你和他一起解決下列問題：
（1）用筆畫線代替導線，將圖1的實驗電路圖連接完整．
（2）連接電路時，滑動變阻器的滑片應(yīng)放在D端（選填“C”或“D”）．

（3）閉合開關(guān)后，移動滑片時發(fā)現(xiàn)電流表沒有示數(shù)，電壓表有明顯的示數(shù)，則發(fā)生故障的原因可能是定值電阻斷路（選填“斷路”或“短路”）．
（4）排除故障后，王立同學接入了5Ω的電阻，電壓表示數(shù)為2V，電流表的指針指示的位置如圖2，則此時電流的大小為0.4A．
（5）王立同學在讀取電流表的示數(shù)后，直接拆下阻值為5Ω的電阻，改換成10Ω的電阻，就開始記錄電流表和電壓表的示數(shù)，他認為這樣操作簡潔高效．那么電壓表示數(shù)將變大（選填“變大”“變小”或“不變”）．上述操作有錯誤，請你幫王立同學寫出正確的操作方法：向D（選填C或D）調(diào)節(jié)滑片P使電壓表的示數(shù)為2V，再記錄電流表的示數(shù)．

電壓  U=2V
次數(shù)	1	2	3
電阻 R/Ω	5	10	20
電流 I/A		0.2	0.1

（6）分析表中實驗數(shù)據(jù)，請你幫王立同學總結(jié)電流與電阻的關(guān)系是：電壓一定時，電流與電阻成反比．

電壓  U=2V
次數(shù)	1	2	3
電阻 R/Ω	5	10	20
電流 I/A		0.2	0.1

本實驗所采用的研究方法是控制變量法．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)確定電流表量程與電阻串聯(lián)，因電源為兩節(jié)干電池（每節(jié)干電池的電壓為1.5V），所以電壓表選0～3V的量程；電壓表在使用時必須并聯(lián)，且要注意“+”、“-”接線柱；
（2）滑動變阻器的作用：①是改變用電器兩端的電壓；②是改變通過用電器的電流；③是保護電路．所以閉合開關(guān)前滑動變阻器還應(yīng)達到阻值最大處；
（3）電路的故障要么是短路、要么是斷路．閉合開關(guān)移動滑片時，電壓表有明顯的示數(shù)，說明與電壓表連接的電路完好，而電流表沒有示數(shù)，則說明電阻處出現(xiàn)斷路．
（4）根據(jù)圖2電流表小量程讀數(shù)；
（5）根據(jù)控制變量法，研究電流與電阻的關(guān)系時，需控制定值電阻的電壓相同，當換上大電阻時，根據(jù)分壓原理確定電壓表示數(shù)的變化，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律結(jié)合分壓原理確定滑片移動的方向；
（6）根據(jù)歐姆定律求出第一次電流大小，分析表中實驗數(shù)據(jù)可知：在電壓相同時，電流的大小與相對應(yīng)電阻的大小乘積不變，得出結(jié)論．本實驗所采用的研究方法是控制變量法．

解答 解：（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，電流表選用小量程與電阻串聯(lián)，電源電壓為3V，電壓表選用小量程與電阻并聯(lián)，連接的電路圖如圖：

（2）由滑動變阻器保護電路的作用可知：閉合開關(guān)前滑動變阻器還應(yīng)達到阻值最大處，即滑片移動到D端；
（3）由電路故障的原因和題中信息可知：電阻處出現(xiàn)斷路時，出現(xiàn)閉合開關(guān)后，移動滑片時發(fā)現(xiàn)電流表沒有示數(shù)，電壓表有明顯的示數(shù)的現(xiàn)象．
（4）根據(jù)圖2電流表選用小量程，分度值為0.02A，示數(shù)為0.4A；
（5）根據(jù)串聯(lián)分壓原理可知，將定值電阻由5Ω改接成10Ω的電阻，電阻增大，其分得的電壓增大；
探究電流與電阻的實驗中應(yīng)控制電壓不變，應(yīng)保持電阻兩端的電壓不變，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律可知應(yīng)增大滑動變阻器分得的電壓，由分壓原理，應(yīng)增大滑動變阻器連入電路中的電阻，所以滑片應(yīng)向D端移動，使電壓表的示數(shù)為2V
（6）由歐姆定律，第1次電流為I₁=$\frac{U}{{R}_{1}}$=$\frac{2V}{5Ω}$=0.4A，
分析表中實驗數(shù)據(jù)可知：電流與對應(yīng)電阻的大小乘積不變，
可得結(jié)論：當電壓不變時，電流與電阻成反比．（或電壓不變時，電阻與電流的乘積是一個定值）．本實驗所采用的研究方法是控制變量法．
故答案為：
（1）如上圖； （2）D； （3）斷路；   （4）0.4；    （5）變大；  D；  2；  （6）反比；  （7）控制變量法．

點評 本題研究電流與電阻有什么關(guān)系，考查電路的連接、注意事項、故障分析、電流表讀數(shù)、操作過程及數(shù)據(jù)處理及控制變量法的運用．