Question

5．如图所示是“探究通过导体的电流与电压、电阻的关系”的电路图．所用实验器材是：电源（ 6V）、电流表（0～0.6A）、电压表（0～3V）、电阻箱（ 0～999.9Ω）、滑动变阻器（50Ω  2A）、开关、导线若干．
（1）探究电流与电压关系时所测得的几组电流、电压值见表一．分析表中数据可知，电阻箱接入电路的阻值为5Ω；从实验序号1到3的过程中，滑动变阻器的滑片是向左移动的．可得结论：当导体的电阻一定时，通过导体的电流跟导体两端的电压成正比．
表一：

实验序号	电压U/V	电流I/A
1	1.0	0.20
2	1.5	0.30
3	2.0	0.40

表二：

实验序号	电阻R/Ω	电流I/A
1	5	0.40
2	10	0.20
3	20	0.10

（2）探究电流与电阻的关系时，应调节电阻箱改变接入电路中的阻值，并调节滑动变阻器使电压表的示数保持不变，读出电流值，所测得几组数据见表二．分析表中数据可知，电阻箱两端的电压为2V．可得结论：当导体两端电压一定时．通过导体的电流跟导体的电阻成反比．
（3）在探究电流与电阻关系时，若保持电阻箱两端的电压为1.5V，为完成实验，电阻箱可接入电路的阻值范围是2.5Ω至16.7Ω．

Answer 1

分析 （1）根据表中电流和电压的数值，利用R=$\frac{U}{I}$求出电阻箱接入电路的阻值；
根据表中电流的变化，再结合欧姆定律判断滑动变阻器接入电路中阻值，确定滑动变阻器的滑片的移动；
若探究电流与电压的关系，需使电阻不变，改变电压；
（2）探究电流与电阻的关系，需保持电压不变；根据变阻箱和滑动变阻器的作用确定调节的对象；
根据欧姆定律的变形公式和表二中的数据求出定值电阻两端电压；电压一定时，电流与电阻成反比；
（3）先判断当电路中电流最大时，电阻箱接入电路的阻值最小；当滑动变阻器的阻值最大时，电阻箱接入电路的阻值最大．
分别利用欧姆定律的基本公式及其变形公式进行解答．

解答 解：（1）探究电流与电压的关系时，要保持电阻值不变，根据第一组数据知，由I=$\frac{U}{R}$得，R=$\frac{U}{I}$=$\frac{1.0V}{0.20A}$=5Ω．
从实验序号1到3的过程中，电路中的电流变小，电源电压不变，根据R_总=$\frac{{U}_{0}}{I}$可知总电阻变大，滑动变阻器接入电路中的阻值变大，因此滑片是向左移动的．
分析得，电阻不变，电压增大为原来的几倍，电流就增大为原来的几倍，可得当导体的电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比．
（2）此实验通过调节电阻箱来改变接入电路中的电阻，通过调节滑动变阻器使电阻两端的电压不变．
由表二中的第一组数据和I=$\frac{U}{R}$可知电阻箱两端电压：U=IR=0.4A×5Ω=2V．
分析数据得，电压不变，导体的电阻增大为原来的几倍，电流就减小为原来的几分之一，可得当导体两端电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比．
（3）根据题意，电流表的量程为0～0.6A，所以当电流表的示数为0.6A时，便是电阻箱的最小阻值；
当滑动变阻器电阻为50Ω时，便是电阻箱可接的最大电阻．
因为电阻箱两端的电压为2V，所以R_最小=$\frac{U}{{I}_{最大}}$=$\frac{1.5V}{0.6A}$=2.5Ω；
若滑动变阻器的电阻为50Ω，滑动变阻器两端的电压U_滑=U₀-U=6V-1.5V=4.5V，
则电路中电流，I_最小=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{滑}}$=$\frac{4.5V}{50Ω}$=0.09A，
所以R_最大=$\frac{U}{{I}_{最小}}$=$\frac{1.5V}{0.09A}$≈16.7Ω．
故答案为：（1）5；左；通过导体的电流跟导体两端的电压成正比；
（2）电阻箱；滑动变阻器；2；通过导体的电流跟导体的电阻成反比；
（3）2.5；16.7．

点评 此题是探究通过导体的电流与电压、电阻的关系，分析表中实验数据，应用欧姆定律即可正确解题．注意控制变量法在此实验中的应用，滑动变阻器在此实验中的作用也是相当重要的．
本题的难点是弄清什么时候是电阻箱的最小值，什么时候是电阻箱的最大值．