Question

10．探究電流與電壓、電阻的關(guān)系：
【提出問(wèn)題】通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端電壓及導(dǎo)體電阻的大小有什么關(guān)系？
【猜想】①導(dǎo)體的電阻一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流與其兩端電壓成正比．
②導(dǎo)體的電阻一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流與其兩端電壓的平方成正比．
③導(dǎo)體兩端的電壓一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比．
【實(shí)驗(yàn)器材】電源（電壓恒定為4.5V），電流表、電壓 表各一只，開(kāi)關(guān)一個(gè)，三個(gè)定值電阻（5Ω、10Ω、15Ω），兩只滑動(dòng)變阻器（“20Ω  2A”、“50Ω   1A“），導(dǎo)線(xiàn)若干．
【實(shí)驗(yàn)過(guò)程】（1）小明按圖正確連接電路后，閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)電路表有示數(shù)，電壓表指針超過(guò)量程，小明操作中的錯(cuò)誤是閉合開(kāi)關(guān)前，滑動(dòng)變阻器沒(méi)有將滑片滑倒電阻最大位置處
（2）小明改正錯(cuò)誤后繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)改變定值電阻R兩端的電壓，測(cè)得電流、電壓的值如表一，分析數(shù)據(jù)可得出猜想①是正確的，實(shí)驗(yàn)中，小明多次移動(dòng)變阻器滑片的目的是測(cè)出多組數(shù)據(jù)，找出普遍結(jié)論
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

（3）小紅在探究猜想③時(shí)，先將5Ω的電阻連入電路中，閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑片，使與電阻并聯(lián)的電壓表的示數(shù)為1.5V，并記下電流值；再分別改接10Ω、15Ω的電阻，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，得到了表二中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．分析數(shù)據(jù)得出，猜想③是正確的，為了完成此實(shí)驗(yàn)，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇“50Ω 1A”（“20Ω   2A“和“50Ω   1A“中選擇一個(gè)），此時(shí)，手和眼睛的分工是：手移動(dòng)滑動(dòng)變阻器，眼要觀(guān)察電壓表示數(shù)是否達(dá)到1.5V．
（4）小華在探究猜想③時(shí)，重新設(shè)計(jì)了電路，保持電壓表的示數(shù)為3V，得到了與表二相同的數(shù)據(jù)，也完成了實(shí)驗(yàn)探究．小華與小紅的實(shí)驗(yàn)相比不同之處是：小華在實(shí)驗(yàn)中，電壓表和滑動(dòng)變阻器并聯(lián)，測(cè)的是滑動(dòng)變阻器兩端的電壓．

Answer 1

分析 （1）閉合開(kāi)關(guān)前，應(yīng)該將滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值調(diào)到最大值；
（2）探究“電流跟電壓、電阻的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中要用控制變量法；通過(guò)移動(dòng)滑片來(lái)改變電阻兩端的電壓，測(cè)出多組數(shù)據(jù)，找出普遍規(guī)律；
（3）定值電阻越大，電路電流越小，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值越大，由串聯(lián)電路特點(diǎn)及歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器接入電路的最大阻值，根據(jù)該阻值選擇滑動(dòng)變阻器；
探究電流和電阻的關(guān)系時(shí)，控制導(dǎo)體兩端的電壓不變；
（4）定值電阻兩端的電壓和滑動(dòng)變阻器兩端的電壓之和等于電源電壓，當(dāng)小華在探究猜想③時(shí)，重新設(shè)計(jì)了電路，保持電壓表的示數(shù)為3V，得到了與表二相同的數(shù)據(jù)，說(shuō)明定值電阻兩端的電壓還是1.5V不變，則滑動(dòng)變阻器兩端的電壓是3V，電壓表測(cè)量的是滑動(dòng)變阻器兩端的電壓．

解答 解：（1）小明在閉合開(kāi)關(guān)前，變阻器連入電路的阻值沒(méi)有調(diào)到最大值（或電壓表選擇量程太�。�，才導(dǎo)致了電壓表指針超過(guò)量程；
（2）如表一中數(shù)據(jù)，導(dǎo)體電阻保持不變，改變導(dǎo)體兩端的電壓和電流，且導(dǎo)體中的電流和導(dǎo)體兩端的電壓增大的倍數(shù)相同，即導(dǎo)體的電阻一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流與其兩端電壓成正比，猜想①正確；
多次移動(dòng)變阻器滑片的目的是改變導(dǎo)體兩端的電壓，測(cè)出多組數(shù)據(jù)，找出普遍結(jié)論；
（3）定值電阻兩端電壓是1.5V，則滑動(dòng)變阻器兩端電壓U_滑=U-U_R=4.5V-1.5V=3.0V，
當(dāng)電路電流為0.1A時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最大，
由I=$\frac{U}{R}$得滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3V}{0.1A}$=30Ω，因此滑動(dòng)變阻器應(yīng)選“50Ω 1A”；
探究電流和電阻的關(guān)系時(shí)，控制導(dǎo)體兩端的電壓為1.5V不變，所以更換電阻后，移動(dòng)滑片時(shí)，眼睛要觀(guān)察電壓表示數(shù)是否達(dá)到1.5V；
（4）滑動(dòng)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(shù)據(jù)相同，說(shuō)明定值電阻兩端的電壓都是1.5V，電源電壓是4.5V，則滑動(dòng)變阻器兩端的電壓是3V，電壓表測(cè)量的是滑動(dòng)變阻器兩端的電壓．
故答案為：（1）閉合開(kāi)關(guān)前，滑動(dòng)變阻器沒(méi)有將滑片滑倒電阻最大位置處；（2）①；測(cè)出多組數(shù)據(jù)，找出普遍結(jié)論；（3）“50Ω   1A”；觀(guān)察電壓表示數(shù)是否達(dá)到1.5V；（4）小華在實(shí)驗(yàn)中，電壓表和滑動(dòng)變阻器并聯(lián)，測(cè)的是滑動(dòng)變阻器兩端的電壓．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了滑動(dòng)變阻器的使用、對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理能力，能通過(guò)數(shù)據(jù)判斷電流與電壓的正比關(guān)系以及根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求選擇滑動(dòng)變阻器的規(guī)格是比較難的問(wèn)題，既要考慮需要的電阻又要考慮允許通過(guò)的電流．