Question

5．某實驗小組為了探究通過電阻的電流跟它兩端電壓的關系，設計了如圖1所示的電路（電源電壓3V恒定）．
（1）請你根據(jù)電路圖，用筆畫線代替導線在圖2中完成實物電路連接（要求電表選擇合適的量程，導線不能交叉）．
（2）連接電路時開關應斷開，閉合開關之前滑動變阻器的滑片應處于右端（選填“左”或“右”）．
（3）閉合開關，調(diào)節(jié)滑動變阻器得到如表數(shù)據(jù)：

實驗次序	1	2	3	4	5
電壓U/V	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0
電流I/A	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6

a．該定值電阻的阻值R=5Ω．
b．根據(jù)上述數(shù)據(jù)，在圖3所示的坐標系中做出I-U關系圖象．
c．從實驗可以得出結論：電阻一定時，電流與電壓成正比．
d．第3次測量時，滑動變阻器連入電路的阻值是2.5Ω．
（4）在探究“電流與電阻的關系”時，將電阻R1由10Ω換成15Ω，閉合開關后，電壓表示數(shù)會變大（選填“變大”、“變小”或“不變”），應將滑動變阻器的滑片P向右（選填“左”或“右”）端移動，此時移動滑片的目的是保持電壓表示數(shù)不變．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電源的電壓確定電壓表的量程且與定值電阻并聯(lián)，電流表與定值電阻串聯(lián)，滑動變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中，然后與開關和電源串聯(lián)組成電路；
（2）為防止電路中電流過大燒壞用電器，連接電路時開關應斷開，閉合開關前滑動變阻器處于最大阻值處；
（3）a、根據(jù)歐姆定律求出每組數(shù)據(jù)對應的電阻，取平均值即為定值電阻的阻值；
b、先根據(jù)表中數(shù)據(jù)描點，然后用平滑的曲線或直線連接起來；
c、分析表中的數(shù)據(jù)可知，電流的變化倍數(shù)和電壓的變化倍數(shù)相等，利用控制變量法得出結論；
d、根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點可得滑動變阻器兩端的電壓，再根據(jù)歐姆定律求出滑動變阻器連入電路的阻值；
（4）根據(jù)分壓原理，先判斷電壓表示數(shù)的變化；探究電流與電阻的關系時，要保持不同的定值電阻電壓不變，再由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，確定滑片移動的方向．

解答 解：（1）電源的電壓為3V，所以電壓表的量程為0～3V且與定值電阻并聯(lián)；根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，電路中的最大電流為0.6A，因此電流表的量程選擇0～0.6A，電流表與定值電阻串聯(lián)，滑動變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中，然后與開關和電源串聯(lián)組成電路，如下圖所示：

（2）為保護電路，連接電路時開關應斷開，閉合開關前滑動變阻器的滑片P處于最大阻值處的右端；
（3）a、根據(jù)R=$\frac{U}{I}$可知，每組數(shù)據(jù)中電壓和電流的比值均為5Ω，故定值電阻的阻值為5Ω；
b、先根據(jù)表中數(shù)據(jù)描點，然后用直線連接起來；如下圖所示：

c、分析表中的數(shù)據(jù)可知，電流的變化倍數(shù)和電壓的變化倍數(shù)相等，故可得結論：電阻一定時，電流與電壓成正比；
d、第3次測量時，電壓U=2V，電流I=0.4A；因為串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，所以滑動變阻器兩端的電壓U_滑=U-U_R=3V-2V=1V，
根據(jù)歐姆定律可得，R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{1V}{0.4A}$=2.5Ω．
（4）當將電阻由10Ω換成15Ω，閉合開關，根據(jù)分壓原理，電壓表示數(shù)變大，因探究電流與電阻的關系時，要保持不同的定值電阻電壓不變，所以要減小電壓表的示數(shù)，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，應增大變阻器的分得的電壓，由分壓原理應增大變阻器連入電路中的電阻大小，所以滑片向右端移動，移動的目的是保持電壓表示數(shù)不變．
故答案為：（1）如圖所示；（2）斷開；右；（3）a、5；b、如圖所示；c、電阻一定時，電流與電壓成正比；d、2.5Ω；（4）變大；右；保持電壓表示數(shù)不變．

點評 探究“電流與電壓、電阻的關系”時，必須采用控制變量法，研究電流與電阻的關系時，控制電壓不變；研究電流與電壓的關系時，控制電阻值大小不變，是中考考查的重點實驗之一．