Question

探究電流與電壓、電阻的關(guān)系．
【提出問題】通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端電壓及導(dǎo)體電阻的大小有什么關(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、50Ω 1A），導(dǎo)線若干．
【實(shí)驗(yàn)過(guò)程】
（1）根據(jù)電路圖連接實(shí)物圖．
（2）小明按圖連接電路后，閉合開關(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)誤是

滑動(dòng)變阻器阻值沒有全部接入電路

．
（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．
表一                                                                  表二

電壓U/V	1.2	1.6	2.0	2.4	2.8		電阻R/Ω	5	10	15
電流I/A	0.12	0.16	0.20	0.24	0.28		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)變阻器滑片的目的是

保持電阻兩端電壓不變

．
（5）小華在探究猜想③時(shí)，重新設(shè)計(jì)了電路，保持電壓表的示數(shù)為3V，得到了與表二相同的數(shù)據(jù)，也完成了實(shí)驗(yàn)探究．小華與小紅的實(shí)驗(yàn)相比不同之處是：

電壓表與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)

．
【知識(shí)拓展】
（6）小明實(shí)驗(yàn)時(shí)選擇的是

10

Ω電阻．
（7）小紅實(shí)驗(yàn)時(shí)選擇的變阻器規(guī)格是

50Ω1A

．

Answer 1

分析：（2）連接完電路，閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值應(yīng)為滑動(dòng)變阻器的最大阻值．
（3）根據(jù)表一數(shù)據(jù)，看在阻值一定的情況下，電壓與電流的比值有什么特點(diǎn)，從而得出結(jié)論．
（4）要探究“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”應(yīng)保持導(dǎo)體兩端的電壓不變．
（5）由表二可知電阻兩端的電壓U=I₁R₁=0.30A×5Ω=1.5V，此時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓是4.5V-1.5V=3V，
電壓表示數(shù)是3V，由此可見，電壓表測(cè)的是滑動(dòng)變阻器兩端的電壓．
（6）根據(jù)表一數(shù)據(jù)，由歐姆定律求出小明所用電阻的阻值．
（7）由串聯(lián)電路特點(diǎn)及歐姆定律求出當(dāng)電路電流為0.10A時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，據(jù)此判斷所用滑動(dòng)變阻器的規(guī)格．

解答：解：（2）閉合開關(guān)，電流表有示數(shù)，電路不存在斷路；由電路圖知，滑動(dòng)變阻器滑片在最左端，滑動(dòng)變阻器阻值沒有全部接入電路，接入電路的阻值為零，閉合開關(guān)時(shí)，滑動(dòng)變阻器滑片應(yīng)在最右端，滑動(dòng)變阻器滑片位置錯(cuò)誤；
故答案為：滑動(dòng)變阻器阻值沒有全部接入電路．
（3）由表一數(shù)據(jù)可知，在電阻一定的情況下，流過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比，由此可知猜想①時(shí)正確的．
故答案為：①．
（4）要驗(yàn)證猜想③需要保持電阻兩端電壓不變，每次更換電阻后移動(dòng)滑片的目的是保持電阻兩端電壓不變．
故答案為：保持電阻兩端電壓不變．
（5）由表二可知電阻兩端的電壓U=I₁R₁=0.30A×5Ω=1.5V，由串聯(lián)電路特點(diǎn)知，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓是4.5V-1.5V=3V，
而電壓表示數(shù)是3V，則電壓表與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)，測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓．
故答案為：電壓表與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)．
（6）由表一數(shù)據(jù)可知，小明所用電阻阻值R=

U1

I1

=

1.2V

0.12A

10Ω．
故答案為：10．
（7）由題意知，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓是3V，由表二可知，當(dāng)電路電流I=0.10A時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值
R_滑=

U滑

I

=

3V

0.10A

=30Ω＞20Ω，因此小紅實(shí)驗(yàn)時(shí)選擇的變阻器規(guī)格是“50Ω  1A”．
故答案為：50Ω  1A．

點(diǎn)評(píng)：本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用了控制變量法，認(rèn)真分析表中所給實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、熟練應(yīng)用串聯(lián)電路特點(diǎn)、歐姆定律、控制變量法是正確解題的關(guān)鍵．