Question

15．在探究电流与电压的关系的实验中，电源为两节新干电池（3V）．如表是某同学完成的实验记录．

实验次数	1	2	3	4	5	6
电压U/（V）	0.3	0.6	0.9	1.2	1.5	1.8
电流I/（A）	0.08	0.15	0.23	0.30	0.38	0.45

（1）本实验中滑动变阻器的主要作用是改变电阻两端电压．
利用这些数据，可以得到的初步结论是电阻一定时，电流跟电压成正比；
（2）第2次实验数据可计算出定值电阻的阻值是4Ω；第4次实验时定值电阻消耗的电功率是0.36W；
（3）在第6次实验中，通电一段时间，定值电阻与滑动变阻器产生的热量之比约为3：2．

Answer 1

分析 （1）研究电流与电压电阻的关系，要用到控制变量法．研究电流与电压的关系时，控制不变的量是导体电阻，改变导体两端的电压，观察电流随着电压的变化如何变化，从而得出结论．
（2）据欧姆定律和P=UI计算即可解决；
（3）电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比．焦耳定律表达式：Q=I²Rt．

解答 解：（1）由课本实验知，在“研究电流跟电压的关系”实验中，被控制的物理量是电阻，实验结论是电阻一定时，电流跟电压成正比；滑动变阻器的作用就是改变连入电路的电阻，改变电阻两端的电压．
（2）第2次实验数据可计算出定值电阻的阻值是：据I=$\frac{U}{R}$可知，R=$\frac{U}{I}$=$\frac{0.6V}{0.15A}$=4Ω；
第4次实验时定值电阻消耗的电功率是P=UI=1.2V×0.30A=0.36W；
（3）定值电阻与滑动变阻器串联，故通过定值电阻的电流与滑动变阻器中电流相等：I₁=I₂；通电时间相等，即：t₁=t₂；定值电阻两端电压：U₁=1.8V，滑动变阻器两端电压：U₂=U-U₁=3V-1.8V=1.2V；定值电阻与滑动变阻器产生的热量都等于所消耗的电能即：Q=W=UIt；
由焦耳定律：Q=I²Rt得定值电阻与滑动变阻器产生的热量之比：Q₁：Q₂=W₁：W₂=U₁I₁t₁：U₂I₂t₂=1.8V×I₁t₁：1.2V×I₁t₁=3：2．
故答案为：（1）改变电阻两端电压；电阻一定时，电流跟电压成正比；（2）4；0.36；（3）3：2．

点评 此题考查了学生对控制变量法的掌握及通过对实验数据分析得出结论的能力，在写结论时，注意其中控制的变量．