Question

5．在探究電流與電壓、電阻的關系中：
【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】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4.5V），電流表、電壓表各一只，開關一個，三個定值電阻
（5Ω、10Ω、15Ω），三只滑動變阻器（10Ω 1.5A、20Ω 1.5A、50Ω 1A），導線若干．
【實驗過程】
（1）在圖2虛線框內(nèi)畫出如圖1所示實物圖的電路圖．

（2）小思按圖正確連接電路后，閉合開關前，應把滑動變阻器的滑片滑到最右端（選填“左”或“右”），閉合開關后，發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)為0，電壓表指針超過量程．你認為造成這一現(xiàn)象的原因是電阻處斷路．
（3）小涵在探究時，先將5Ω的電阻連入電路中，閉合開關，移動滑片，使電壓表的示數(shù)為1.5V，并記下電流值．接著斷開開關，取下5Ω電阻，改接10Ω的電阻（滑動變阻器滑片位置未動），當他接入10Ω電阻后，閉合開關，應將滑動變阻器滑片向右端移動（選填“左”或“右”），直至電壓表示數(shù)為1.5V，再次記下電流值．
（4）接著小涵換用15Ω的電阻重復上述實驗，得到了表中的實驗數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)得出：

電阻R/Ω	5	10	15
電流 I/A	0.30	0.15	0.10

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．
（5）小涵實驗時所選擇的滑動變阻器規(guī)格是50Ω、1A．

Answer 1

分析 （1）由實物圖可知，定值電阻、滑動變阻器、電流表、開關串聯(lián)，電壓表測量定值電阻兩端電壓．
（2）連接電路時，開關處于斷開狀態(tài)和滑動變阻器處于最大阻值處都能保護電路；電流表的指針幾乎不動，說明電路是開路；電壓表的指針有明顯的偏轉，說明電壓表通過電流表和定值電阻與電源兩極相連，因此定值電阻處出現(xiàn)開路．
（3）定值電阻變大時，兩端電壓相應變大，為保持電壓一定，必須調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片，使其接入電路電阻相應變化．
（4）實驗目的是探究電流與電壓、電阻的關系，因此要用到控制變量法，把握表中數(shù)據(jù)的相同點與不同點是得出結論的入手點．
（5）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，利用U=IR可知定值電阻兩端電壓，然后根據(jù)滑動變阻器兩端電壓和電路中最小的電流求出滑動變阻器接入電路的阻值，即可選擇出符合要求的滑動變阻器．

解答 解：（1）從正極開始，依次連接開關、定值電阻、電流表、滑動變阻器，然后回到負極，電壓表并聯(lián)在定值電阻兩端；

（2）連接電路時，為防止電流過大燒壞電路元件、保護電路開關處于斷開狀態(tài)，滑動變阻器處于最大阻值處，即最右端；電流表無示數(shù)，說明電路中可能出現(xiàn)了斷路；又因為電壓表指針有明顯偏轉，說明電壓表所并聯(lián)部分即定值電阻斷路．
（3）將5Ω電阻換成10Ω電阻、阻值變大分得電壓變大，為控制定值電阻兩端電壓為1.5V，應向右滑動變阻器的滑片，增大滑動變阻器分得電壓．
（4）在表中，導體兩端的電壓1.5V一定，導體的電阻從5Ω到10Ω，再到15Ω，相對應的，導體中的電流從0.30A到0.15A再到0.10A，電阻增加幾倍，電流變?yōu)樵瓉淼膸追种�一倍，故得結論：電壓一定時，導體中的電流與導體的電阻成反比．分析表中的實驗數(shù)據(jù)得出：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．
（5）由I=$\frac{U}{R}$得，
定值電阻兩端電壓：U_R=IR=0.1A×15Ω=1.5V；
因為串聯(lián)電路兩端電壓等于各部分電壓之和，所以滑動變阻器兩端電壓：U_滑=4.5V-1.5V=3V，
則滑動變阻器接入電路的最大阻值：R=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{最小}}$=$\frac{3V}{0.1A}$=30Ω．
故選50Ω、1A的滑動變阻器．
故答案為：（1）電路圖如上；（2）右；電阻處斷路；（3）右；電壓表示數(shù)為1.5V；（4）反；（5）50Ω、1A．

點評 研究導體中的電流與電阻的關系時，怎樣調(diào)節(jié)才能保證導體兩端的電壓不變，是此題的重點．