Question

16．小聶同學(xué)做“探究導(dǎo)體中電流與電壓的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)

①實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄客ㄟ^金屬導(dǎo)體的電流與它兩端電壓之間的關(guān)系，形成電阻概念，從而得到電流與電壓、電阻之間的關(guān)系．
②實(shí)驗(yàn)器材：若干節(jié)干電池、電鍵、金屬導(dǎo)體（不同組可選擇2-3種不同阻值的定值電阻）、電流表、電壓表和若干導(dǎo)線．
③根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)器材，判斷實(shí)驗(yàn)中改變導(dǎo)體兩端電壓的方是調(diào)節(jié)滑動變阻器．
④用多個導(dǎo)體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的目的是為了得到普遍的規(guī)律，防止偶然性發(fā)生．
⑤小聶將測得的數(shù)據(jù)繪制成U-I圖象（如圖甲）．分析比較圖線a（或b或c），可知a的電阻是最大的．
⑥學(xué)過“電路”一章后，小華同學(xué)進(jìn)一步探究電流與導(dǎo)體電阻的關(guān)系，因此要控制導(dǎo)體兩端電壓保持不變． 小華用了四節(jié)干電池，增加了一個阻值為20歐的滑動變阻器，連接電路如圖乙所示，實(shí)驗(yàn)過程中，將滑動變阻器的滑片移動到某一位置時，定值電阻R兩端電壓為4伏，并讀出了此時電流表的示數(shù)，小華想更換定值電阻再做兩次實(shí)驗(yàn)，可供選擇的電阻有15歐、30歐、45歐和60歐各一個，為了保證實(shí)驗(yàn)成功，小華應(yīng)選擇的電阻是15歐和30歐．

Answer 1

分析 ②根據(jù)公式R=$\frac{U}{I}$分析；
③改變導(dǎo)體兩端電壓可以通過滑動變阻器或改變電源電壓；
④多次測量可以得到普遍的規(guī)律，防止偶然性發(fā)生；
⑤根據(jù)圖象分析；
⑥該實(shí)驗(yàn)探究電流與電阻之間的關(guān)系，根據(jù)控制變量法應(yīng)保持定值電阻兩端的電壓為4V不變，據(jù)此分析判斷能符合條件的電阻．

解答 解：②由公式R=$\frac{U}{I}$可知，要想測出電阻的大小，需要用電流表測出電流、電壓表測出電壓；
③實(shí)驗(yàn)器材中有滑動變阻器，因此需要通過調(diào)節(jié)滑動變阻器改變導(dǎo)體兩端的電壓；
④用多個導(dǎo)體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的目的是為了得到普遍的規(guī)律，防止偶然性發(fā)生；
⑤由圖象可知，在電流相同的情況下，a的電壓是最大的，由R=$\frac{U}{I}$可知a的電阻是最大的；
⑥根據(jù)控制變量法知：探究電流與電阻之間的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)保持定值電阻兩端的電壓為4V不變，電源是四節(jié)干電池組成，電壓為6V，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn)知：
$\frac{{R}_{0}}{{R}_{W}}$=$\frac{{U}_{0}}{{U}_{W}}$=$\frac{{U}_{0}}{{U-U}_{0}}$=$\frac{4V}{6V-4V}$=2，R₀=2R_W．即保證實(shí)驗(yàn)成功時，選擇的電阻是滑動變阻器接入電路的阻值的2倍．因此滑動變阻器的最大阻值為20Ω時，選擇的電阻的阻值最大為40Ω倍；所以符合條件的電阻有15歐和30歐．
故答案為：②電流表；電壓表；③調(diào)節(jié)滑動變阻器；④為了得到普遍的規(guī)律，防止偶然性發(fā)生；⑤a的電阻是最大的；⑥15歐和30歐．

點(diǎn)評 本題考查電流與電壓關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，關(guān)鍵是知道改變電阻兩端的電壓方法，除了通過調(diào)節(jié)滑動變阻器之外，還可以通過改變電池的個數(shù)來實(shí)現(xiàn)；
本題的難點(diǎn)是學(xué)生明白：在電源電壓一定的條件下，定值電阻的阻值比滑動變阻器的阻值大的多時，無論如何移動滑片都不能使定值電阻兩端的電壓達(dá)到需要值．