Question

5．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（電壓恒為4.5 V），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 2 A、50Ω 1 A），導(dǎo)線若干．

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：
（1）根據(jù)圖1所示實(shí)物圖在圖2虛線框內(nèi)畫(huà)出電路圖．
（2）小明按圖1正確連接電路后，閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表有示數(shù)，電壓表指針超過(guò)量程．小明操作中的錯(cuò)誤是滑動(dòng)變阻器阻值沒(méi)有全部接入電路．
（3）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．
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(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1.5 V，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．實(shí)驗(yàn)中，小紅多次移動(dòng)變阻器滑片的目的是保持電阻兩端電壓不變．
（5）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3 V，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：電壓表與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電流流向法，先畫(huà)出電源的符號(hào)，從電源的負(fù)極依次畫(huà)出串聯(lián)的電路原件回到負(fù)極，然后把電壓表并聯(lián)在電阻的兩端；
（2）連接完電路，閉合開(kāi)關(guān)前，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值應(yīng)為滑動(dòng)變阻器的最大阻值．
（3）根據(jù)表一數(shù)據(jù)，看在阻值一定的情況下，電壓與電流的比值有什么特點(diǎn)，從而得出結(jié)論．
（4）要探究“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”應(yīng)保持導(dǎo)體兩端的電壓不變．
（5）由表二可知電阻兩端的電壓U=I₁R₁=0.30A×5Ω=1.5V，此時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓是4.5V-1.5V=3V，
電壓表示數(shù)是3V，由此可見(jiàn)，電壓表測(cè)的是滑動(dòng)變阻器兩端的電壓．

解答 解：（1）先畫(huà)出電源的符號(hào)，然后根據(jù)流向法，從電源的再次出發(fā)依次畫(huà)出開(kāi)關(guān)、電流表、定值電阻、滑動(dòng)變阻器回到負(fù)極，然后把電壓表并聯(lián)在定值電阻的兩端，如下圖所示：

（2）閉合開(kāi)關(guān)，電流表有示數(shù)，電路不存在斷路；由電路圖知，滑動(dòng)變阻器滑片在最左端，滑動(dòng)變阻器阻值沒(méi)有全部接入電路，接入電路的阻值為零，閉合開(kāi)關(guān)時(shí)，滑動(dòng)變阻器滑片應(yīng)在最右端，滑動(dòng)變阻器滑片位置錯(cuò)誤；
（3）由表一數(shù)據(jù)可知，在電阻一定的情況下，流過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比，由此可知猜想①時(shí)正確的．
（4）要驗(yàn)證猜想③需要保持電阻兩端電壓不變，每次更換電阻后移動(dòng)滑片的目的是保持電阻兩端電壓不變．
（5）由表二可知電阻兩端的電壓U=I₁R₁=0.30A×5Ω=1.5V，由串聯(lián)電路特點(diǎn)知，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓是4.5V-1.5V=3V，
而電壓表示數(shù)是3V，則電壓表與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)，測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓．
故答案為：（1）電路圖見(jiàn)解答；（2）滑動(dòng)變阻器阻值沒(méi)有全部接入電路；（3）①；（4）保持電阻兩端電壓不變；（5）電壓表與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)．

點(diǎn)評(píng) 本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用了控制變量法，認(rèn)真分析表中所給實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、熟練應(yīng)用串聯(lián)電路特點(diǎn)、歐姆定律、控制變量法是正確解題的關(guān)鍵．