Question

4．探究电流与电压、电阻的关系．
【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），三只滑动变阻器（A：“10Ω 1.5A”、B：“20Ω 1A”、C：“50Ω 1A”），导线若干．
【实验过程】
（1）小明按图正确连接电路后，闭合开关，发现电流表有示数，电压表指针超过量程．小明操作中的错误是变阻器连入电路的阻值没有调到最大值．
（2）小明改正错误后继续实验，通过改变定值电阻R两端的电压，测得电流、电压的值如表一，此时选择的滑动变阻器是C（选填A：“10Ω 1.5A”、B：“20Ω 1A”、C：“50Ω 1A”），分析数据可得出猜想①是正确的．
（3）小红在探究猜想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，小红多次移动变阻器滑片的目的是控制阻值不同的定值电阻两端电压不变．
（4）小华在探究猜想③时，重新设计了电路，保持电压表的示数为3V，得到了雨表二相同的数据，也完成了实验探究．小华与小红的实验相比不同之处是：电压表测量的是滑动变阻器两端的电压．
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

Answer 1

分析 （1）闭合开关，发现电流表有示数，电压表指针超过量程说明滑动变阻器接入电路的电阻过小；
（2）根据电路的最小电流求出电路的电阻；
（3）滑动变阻器在电路中的作用有两方面：保护电路，改变用电器两端电压；
（4）定值电阻两端的电压和滑动变阻器两端的电压之和等于电源电压，当小华在探究猜想③时，重新设计了电路，保持电压表的示数为3V，得到了与表二相同的数据，说明定值电阻两端的电压还是1.5V不变，则滑动变阻器两端的电压是3V，电压表测量的是滑动变阻器两端的电压．

解答 解：（1）小明在闭合开关前，变阻器连入电路的阻值没有调到最大值，才导致了电压表指针超过量程；
（2）当电阻两端的电压为1.2V时，电流为0.12A，滑动变阻器两端的电压为U'=4.5V-1.2V=3.3V；滑动变阻器的电阻为：R'=$\frac{U'}{I}$=$\frac{3.3V}{0.12A}$=27.5Ω，故选用C；
（3）实验目的是探究“电流与电阻的关系”，应控制阻值不同的定值电阻两端电压不变；
（4）滑动变阻器两端的电压和定值电阻两端的电压之和等于电源电压，小华和小红记录的数据相同，说明定值电阻两端的电压都是1.5V，电源电压是4.5V，则滑动变阻器两端的电压是3V，电压表测量的是滑动变阻器两端的电压．
故答案为：（1）变阻器连入电路的阻值没有调到最大值；（2）C；（3）控制阻值不同的定值电阻两端电压不变；（4）电压表测量的是滑动变阻器两端的电压．

点评 本题考查了根据实物图画电路图、对实验数据的处理能力、电路现象的判断、滑动变阻器的使用，关键是能结合控制变量法分析实验数据判断猜想是否正确和判断滑动变阻器的作用．