Question

以下是小明同学做探究电流与电压、电阻的关系的实验．
【提出问题】通过导体的电流与导体两端电压及导体电阻的大小有什么关系？
【猜想】①导体的电阻一定时，通过导体的电流与其两端电压成正比．
②导体的电阻一定时，通过导体的电流与其两端电压的平方成正比．
③导体两端的电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比．
【实验器材】电源（电压恒为4.5V），电流表、电压表各一只，开关一个，三个定值电阻（5Ω、10Ω、15Ω），一只滑动变阻器（20Ω 2A），导线若干．
【实验过程】
（1）根据所学的知识你认为小明在连接电路时应该让开关处于

断开

状态，滑动变阻器阻值应该调到

最大阻值处

；用

试触

法选择电流表的量程；如图1小明连好电路闭合开关无论怎样移动滑片两电表有示数，但示数均不变，则可能出现错误是

滑动变阻器同时接了上面两个接线柱（或同时接了下面两个接线柱）

（任答一条即可）．
（2）小明改正错误后继续实验，保持定值电阻 R 的阻值不变 闭合开关后，调节滑动变阻器的滑片，使R两端的电压变化，分别读出并记录对应于不同电压的电流表的示数，比较每次电流表的示数的变化；测得电流、电压的值如表一；分析数据可得出猜想

①

是正确的；在上述步骤中滑动变阻器的作用是

改变电阻两端的电压

．
               表一

电压U/V	1.2	1.6	2.0	2.4	2.8
电流I/A	0.12	0.16	0.20	0.24	0.28

表二

电阻R/Ω	5	10		15
电流 I/A	0.30	0.15	0.10

（3）小明在探究猜想③时，先将5Ω的电阻连入电路中，闭合开关，移动滑片，使与电阻并联的电压表的示数为1.5V，并记下电流值；再分别改接10Ω、15Ω的电阻，重复上述实验，得到了表二中的实验数据．分析数据得出，猜想③是正确的．实验中，由5Ω改接10Ω的定值电阻时滑动变阻器的阻值应该

增大

（选填“增大”、“减小”或“不变”）；验证此步骤时，小红移动变阻器滑片的目的是

保持电阻两端的电压不变

．
（4）如图2是某实验小组在探究过程中，根据实验数据绘制的图象，其中表示电压不变时，电流随电阻变化的图象是

乙

图；表示电阻不变时，电流随电压变化的图象是

甲

 图．

Answer 1

分析：（1）为保护电路，在连接电路过程中，开关应该断开，滑动变阻器的滑片应移至最大阻值处；
在选择电流表、电压表的量程时，用大量程采用试触的方法；
移动滑动变阻器的滑片，电流表、电压表的示数不变，说明滑动变阻器不起作用，可能是同时接了上面或下面两个接线柱；
（2）分析表一电流和电压的变化关系得出结论：电阻不变，电流和电压成正比；
（3）分析表二电流和电阻的变化关系得出结论：电压不变，电流和电阻成反比；
要探究电流和电阻的关系，需保持电阻两端的电压不变，从而可得出滑动变阻器的作用；
（4）正比例函数图象是一条过原点的直线，反比例函数图象是双曲线，根据电流和电压、电阻的关系进行分析．

解答：解：（1）为保护电路，连接电路时应该让开关处于断开状态，滑动变阻器阻值应该调到滑动变阻器的最大阻值处；
实验中用大量程采用试触法选择电流表的量程；
无论怎样移动滑片两电表有示数，但示数均不变，说明滑动变阻器在电路中不起作用，则可能同时将滑动变阻器的上面两个接线柱或下面两个接线柱接入了电路；
（2）由表一中数据知，电压和电流的比值是一个常数，说明电阻不变，导体中的电流与导体两端的电压成正比，则猜想一正确；
在实验中，要改变电阻两端的电压，则需通过移动滑片来实现，所以滑动变阻器的作用是改变电阻两端的电压；
（3）根据串分压的知识，把电阻由5Ω改为10Ω，电阻两端的电压增大，要保持电阻两端的电压不变，则应增大滑动变阻器的阻值，滑动变阻器在实验中的作用是保持电阻两端的电压不变；
（4）电阻不变时，电流与电压成正比，电压不变，电流与电阻成反比，图甲是反比例函数图象，图乙是正比例函数图象，所以甲表示的是电流和电阻的关系，乙表示电流和电压的关系．
故答案为：（1）断开；最大阻值处；试触；滑动变阻器同时接了上面两个接线柱（或同时接了下面两个接线柱）；（2）①；改变电阻两端的电压；（3）增大；保持电阻两端的电压不变；（4）乙；甲．

点评：电流与电压和电阻有关，所以在探究过程中应用到控制变量法，关于电路的连接方法及注意的问题，是电学中的基础，应掌握熟练，在分析数据时注意控制变量法的应用，若比值是定值，则为正比例，若乘积是常数，则为反比例函数，同时要掌握反比例函数和正比例函数图象．