Question

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4.5 V），电流表、电压表各一只，开关一个，三个定值电阻（5Ω、10Ω、15Ω），两只滑动变阻器（“20Ω 2 A”、“50Ω 1 A”），导线若干．

【实验过程】（1）根据图所示实物图在虚线框内画出电路图．
（2）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______．
（3）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．分析数据可得出猜想______是正确的．
表一                                                               表二

电压U/V	1.2	1.6	2.0	2.4	2.8		电阻R/Ω	5	10	15
电流I/A	0.12	0.16	0.20	0.24	0.28		电流 I/A	0.30	0.15	0.10

（4）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1.5 V，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．为了完成此实验，滑动变阻器应选择______（“20Ω 2A”和“50Ω 1A”中选择一个），实验中，小红多次移动变阻器滑片的目的是______．
（5）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3 V，得到了与表二相同的数据，也完成了实验探究．小华与小红的实验相比不同之处是：______．

Answer 1

【答案】分析：（1）分析清楚实物电路图的结构，根据实物电路图作出实验电路图；
（2）闭合开关前，滑片应移到最大阻值处；
（3）分析表一实验数据，得出实验结论，然后判断哪个猜想是正确的；
（4）定值电阻越大，电路电流越小，滑动变阻器接入电路的阻值越大，由串联电路特点及欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的最大阻值，根据该阻值选择滑动变阻器；为了读出普遍结论，需要进行多次实验，测出多组实验数据；
（5）实验过程中，定值电阻与滑动变阻器串联，滑动变阻器电压等于电源电压与定值电阻电压之差，定值电阻阻值不变，滑动变阻器两端电压也不变．
解答：解：（1）根据实物电路图，作出实验电路图，如图所示；
（2）电路连接正确，闭合开关，电流表有示数，电压表指针超过量程，说明定值电阻电压太大，滑动变阻器分压太小，是由于：闭合开关前滑动变阻器滑片没有移到最大阻值处造成的；
（3）由表一实验数据可知，在电阻阻值一定时，
通过电阻的电流与电阻两端电压成正比，故猜想①正确；
（4）定值电阻两端电压是1.5V，则滑动变阻器两端电压U_滑=U-U_R=4.5V-1.5V=3.0V，
当电路电流为0.1A时，滑动变阻器接入电路的阻值最大，
∵I=，
∴此时滑动变阻器接入电路的阻值R_滑===30Ω，因此滑动变阻器应选“50Ω 1A”；实验中进行多次测量的目的是：为了得出普遍结论．
（5）小红的实验中电压表测待测电阻两端电压，电压表示数为1.5V，则滑动变阻器电压为4.5V-1.5V=3V；
电阻与对应的电流值与小红的相同，说明待测点两端电压与小红实验中待测电阻电压相同，为1.5V，而小华在实验中保持电压表的示数为3V，这说明在小华的实验中，电压表与滑动变阻器并联，测滑动变阻器电压，因此两实验电路的不同之处是：小华在实验中，电压表与滑动变阻器并联，测滑动变阻器电压．
故答案为：（1）电路图如图所示；（2）闭合开关前滑动变阻器滑片没有移到最大阻值处；
（3）①；（4）“50Ω 1A”；（5）小华在实验中，电压表与滑动变阻器并联，测滑动变阻器电压．
点评：探究电流与电阻关系时，应控制定值电阻两端电压不变，实验所选滑动变阻器不能太小，或定值电阻两端电压不能太大，否则无法完成实验．