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4.5 V），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）根據如圖所示實物圖在虛線框內畫出電路圖．

（2）小明按如圖正確連接電路后，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

 

．
（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

 

是正確的．
表一 

電壓U/A	1.2	1.6	2.0	2.4	2.8
電流I/A	0.12	0.16	0.20	0.24	0.28

表二

電阻R/Ω	5	10	15
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

 

．
（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3 V，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：

 

．
[知識拓展]
①小明實驗時選擇的是

 

Ω電阻．
②小紅實驗時選擇的變阻器規格是

 

．

Answer 1

分析：（1）由實物圖畫電路圖的方法：從電源的正極開始，順著電流的路徑，依次電流表、定值電阻、滑動變阻器，到電源的負極．最后把電壓表并列連接在定值電阻兩端．
（2）電壓表指針超過量程，說明定值電阻的電壓太大，滑動變阻器的電壓太小，滑動變阻器連入的電阻太小，也就是閉合開關之前，滑片沒有處于最大阻值處．
（3）當電壓和電流的比值一定時，兩者成正比，當電壓和電流的乘積一定時，兩者成反比．
（4）探究電流跟電阻的關系時，采用控制變量法，改變電阻大小，通過移動滑動變阻器的滑片，保持電壓一定，記錄電流大小，研究電流跟電阻的關系．
（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．

解答：解：（1）從電源正極-電流表-定值電阻-滑動變阻器-電源負極．電壓表測量定值電阻的電壓，把電壓表并聯在定值電阻兩端．如圖．

（2）閉合開關，發現電流表有示數，電壓表指針超過量程，定值電阻的電壓太大，滑動變阻器的電壓太小，電阻太小，所以閉合開關前，變阻器連入電路的阻值沒有調到最大值．
（3）如表格數據，

U

I

=10，電壓和電流的比值為定值，所以導體的電阻一定時，通過導體的電流與其兩端電壓成正比．猜想①正確．

電壓U/A	1.2	1.6	2.0	2.4	2.8
電流I/A	0.12	0.16	0.20	0.24	0.28
U I	10	10	10	10	10

（4）在電阻由5Ω→10Ω→15Ω時，通過移動滑動變阻器的滑片，必須保持定值電阻兩端的電壓1.5V不變．所以多次移動滑片是為了保持定值電阻兩端的電壓不變．
（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．
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．

電壓U/V	3	3	3
電流 I/A	0.30	0.15	0.10
電阻R/Ω	10	20	30

故答案為：（1）如上圖．
（2）閉合開關前，變阻器連入電路的阻值沒有調到最大值．
（3）①．
（4）保持定值電阻兩端的電壓不變．
（5）電壓表接在了滑動變阻器兩端；①10；②50Ω  1A．

點評：本題考查了：
由實物圖畫電路圖．
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．
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．