Question

探究電流與電壓、電阻的關系．
【提出問題】通過導體的電流與導體兩端電壓及導體電阻的大小有什么關系？
【猜想】①導體的電阻一定時，通過導體的電流與其兩端電壓成正比．
②導體的電阻一定時，通過導體的電流與其兩端電壓的平方成正比．
③導體兩端的電壓一定時，通過導體的電流與導體的電阻成反比．
【實驗器材】電源（電壓恒為4.5Ⅵ，電流表、電壓表各一只，開關一個，三個定值電阻（5Ω、10Ω、15Ω），兩只滑動變阻器（20Ω 2A、50Ω 1A），導線若干．
【實驗過程】（1）根據圖所示實物圖在虛線框內畫出電路圖．

（2）小明按圖正確連接電路后，閉合開關，發現電流表有示數，電壓表指針超過量程．小明操作中的錯誤是

變阻器連入電路的阻值沒有調到最大值（或電壓表選用的量程太�。�

．
（3）小明改正錯誤后繼續實驗，通過改變定值電阻R兩端的電壓，測得電流、電壓的值如表一．分析數據可得出猜想

①

是正確的．
表一                                  表二

電壓U/V	1.2	1.6	2.0	2.4	2.8		電阻R/Ω	5	10	15
電流I/A	0.12	0.16	0.20	0.24	0.28		電流 I/A	0.30	0.15	0.10

（4）小紅在探究猜想③時，先將5Ω的電阻連入電路中，閉合開關，移動滑片，使與電阻并聯的電壓表的示數為1.5 V，并記下電流值；再分別改接10Ω、15Ω的電阻，重復上述實驗，得到了表二中的實驗數據．分析數據得出，猜想③是正確的．實驗中，小紅多次移動變阻器滑片的目的是：

保持定值電阻兩端的電壓不變

．
（5）小華在探究猜想③時，重新設計了電路，保持電壓表的示數為3V，得到了與表二相同的數據，也完成了實驗探究．小華與小紅的實驗相比不同之處是：

電壓表接在了變阻器兩端

．
【知識拓展】（1）小明實驗時選擇的是

10

Ω電阻．（2）小紅實驗時選擇的變阻器規格是

50Ω 1A

．

Answer 1

分析：（1）根據電流流向法，先畫出電源的符號，從電源的負極依次畫出串聯的電路原件回到負極，然后把電壓表并聯在電阻的兩端；
（2）閉合開關，發現電流表有示數，電壓表指針超過量程說明滑動變阻器接入電路的電阻過小或者電流表的量程選擇過小；
（3）分析表格中的數據結合控制變量法即可判斷那個猜想正確；
（4）探究電流與電阻之間的關系時應控制電阻兩端的電壓不變，改變定值電阻的阻值時應調節滑動變阻器使電壓表的示數保持不變
（5）定值電阻兩端的電壓和滑動變阻器兩端的電壓之和等于電源電壓，當小華在探究猜想③時，重新設計了電路，保持電壓表的示數為3V，得到了與表二相同的數據，說明定值電阻兩端的電壓還是1.5V不變，則滑動變阻器兩端的電壓是3V，電壓表測量的是滑動變阻器兩端的電壓．
知識拓展：
①根據表一中的數據，結合歐姆定律即可求出電阻值；
②求出滑動變阻器的最大電阻以及電路中的最大電流，然后根據所求數值選擇滑動變阻器的規格．

解答：解：（1）先畫出電源的符號，然后根據流向法，從電源的再次出發依次畫出開關、電流表、定值電阻、滑動變阻器回到負極，然后把電壓表并聯在定值電阻的兩端，如下圖所示：

（2）小明在閉合開關前，變阻器連入電路的阻值沒有調到最大值（或電壓表選用的量程太�。�，才導致了電壓表指針超過量程；
（3）由表格數據可知，電流變化的倍數與電壓變化的倍數相等，
故可得結論：當導體的電阻一定時，通過導體的電流與其兩端電壓成正比，猜想①是正確的；
（4）探究電流與電阻之間的關系時應控制電阻兩端的電壓不變，通過調節滑動變阻器使電壓表的示數不變；
（5）滑動變阻器兩端的電壓和定值電阻兩端的電壓之和等于電源電壓，小華和小紅記錄的數據相同，說明定值電阻兩端的電壓都是1.5V，電源電壓是4.5V，則滑動變阻器兩端的電壓是3V，電壓表測量的是滑動變阻器兩端的電壓；
知識拓展：
①小明實驗數據如表一，R=

U

I

=10Ω．
②在電阻由5Ω→10Ω→15Ω時，滑動變阻器和定值電阻是串聯的，電流相等，電源電壓是4.5V，定值電阻的電壓是1.5V，則滑動變阻器兩端的電壓是3V，滑動變阻器接入電路的電阻最大是30Ω，最大電流是0.3A，所以滑動變阻器選擇50Ω、1A．
故答案為：
（1）如上圖所示；
（2）變阻器連入電路的阻值沒有調到最大值（或電壓表選用的量程太�。�；
（3）①；
（4）保持定值電阻兩端的電壓不變；
（5）電壓表接在了變阻器兩端；
【知識拓展】①10；②50Ω 1A．

點評：本題考查了根據實物圖畫電路圖、對實驗數據的處理能力，能通過數據判斷電流與電壓的正比關系以及根據實驗要求選擇滑動變阻器的規格是比較難的問題，即要考慮需要的電阻又要考慮允許通過的電流．