Question

16．探究電流與電壓、電阻的關(guān)系：
[猜想]
①導(dǎo)體的電阻一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流與其兩端電壓成正比．
②導(dǎo)體的電阻一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流與其兩端電壓的平方成正比．
③導(dǎo)體兩端的電壓一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比．
[實(shí)驗(yàn)器材]
電源（電壓恒為4.5V），電流表、電壓表各一只，開(kāi)關(guān)一個(gè)，三個(gè)定值電阻（5Ω、10Ω、15Ω），兩只滑動(dòng)變阻器（20Ω，2A和50Ω，1A），導(dǎo)線若干．
[實(shí)驗(yàn)過(guò)程]
（1）據(jù)如圖所示實(shí)物圖在虛線框內(nèi)畫(huà)出電路圖．

（2）小明正確連接電路后，閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表有示數(shù)，電壓表指針超過(guò)量程．小明操作中的錯(cuò)誤可能是變阻器連入電路的阻值沒(méi)有調(diào)到最大值．
（3）小明改正錯(cuò)誤后繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)改變定值電阻R兩端的電壓，測(cè)得電流、電壓的值如表一，分析數(shù)據(jù)可得出猜想①是正確的（填序號(hào)），小明實(shí)驗(yàn)時(shí)選擇的電阻是10Ω．
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	5	10	15
電流I/A	0.30	0.15	0.10

（4）小紅在探究猜想③時(shí)，先將5Ω的電阻連入電路中，閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑片，使與電阻并聯(lián)的電壓表的示數(shù)為1.5V，并記下電流值；再分別改接10Ω、15Ω的電阻，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，得到了表二中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．分析數(shù)據(jù)得出，猜想③是正確的．實(shí)驗(yàn)中，小紅多次移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片的目的是保持定值電阻兩端的電壓不變．小紅實(shí)驗(yàn)時(shí)選擇的滑動(dòng)變阻器規(guī)格是50Ω1A．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電流流向法，先畫(huà)出電源的符號(hào)，從電源的負(fù)極依次畫(huà)出串聯(lián)的電路原件回到負(fù)極，然后把電壓表并聯(lián)在電阻的兩端；
（2）閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表有示數(shù)，電壓表指針超過(guò)量程說(shuō)明滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻過(guò)��；
（3）分析表格中的數(shù)據(jù)結(jié)合控制變量法即可判斷那個(gè)猜想正確，然后歐姆定律結(jié)合表格中任意一組數(shù)據(jù)求出定值電阻的阻值；
（4）探究電流與電阻之間的關(guān)系時(shí)應(yīng)控制電阻兩端的電壓不變，改變定值電阻的阻值時(shí)應(yīng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電壓表的示數(shù)保持不變；根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律和分壓原理確定變阻器的最大阻值至少為多少，從而確定變阻器的規(guī)格．

解答 解：
（1）先畫(huà)出電源的符號(hào)，然后根據(jù)流向法，從電源的再次出發(fā)依次畫(huà)出開(kāi)關(guān)、電流表、定值電阻、滑動(dòng)變阻器回到負(fù)極，然后把電壓表并聯(lián)在定值電阻的兩端，如下圖所示：

（2）小明在閉合開(kāi)關(guān)前，變阻器連入電路的阻值沒(méi)有調(diào)到最大值，才導(dǎo)致了電壓表指針超過(guò)量程；
（3）由表格數(shù)據(jù)可知，電流變化的倍數(shù)與電壓變化的倍數(shù)相等，
故可得結(jié)論：當(dāng)導(dǎo)體的電阻一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流與其兩端電壓成正比，猜想①是正確的；
探究電流與電壓之間的關(guān)系時(shí)，應(yīng)控制定值電阻的阻值不變，
由表格數(shù)據(jù)可知，當(dāng)U=1.2V，I=0.12A，故R=$\frac{U}{I}$=$\frac{1.2V}{0.12A}$=10Ω；
（4）探究電流與電阻之間的關(guān)系時(shí)應(yīng)控制電阻兩端的電壓不變，通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電壓表的示數(shù)不變．
根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，變阻器分得的電壓U滑=4.5V-1.5V=3V，變阻器的電壓是定值電阻電壓的$\frac{3V}{1.5V}$=2倍，根據(jù)分壓原理，變阻器連入電路 中的阻值為定值電阻的2倍，即滑動(dòng)變阻器的最大阻值至少為2×15Ω=30Ω＞20Ω；又因?qū)嶒?yàn)中電路 中的最大電流為0.30A，所以應(yīng)選用50Ω1A的滑動(dòng)變阻器．
故答案為：（1）如上圖所示；（2）變阻器連入電路的阻值沒(méi)有調(diào)到最大值；（3）①；10；（4）保持定值電阻兩端的電壓不變；50Ω1A．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了根據(jù)實(shí)物圖畫(huà)電路圖、對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理能力、電路現(xiàn)象的判斷、滑動(dòng)變阻器的使用，關(guān)鍵是能結(jié)合控制變量法分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)判斷猜想是否正確和判斷滑動(dòng)變阻器的作用．