Question

以下是小明同學(xué)做探究電流與電壓、電阻的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)．
【提出問題】通過導(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4.5V），電流表、電壓表各一只，開關(guān)一個(gè)，三個(gè)定值電阻（5Ω、10Ω、15Ω），一只滑動(dòng)變阻器（20Ω 2A），導(dǎo)線若干．
【實(shí)驗(yàn)過程】
（1）根據(jù)所學(xué)的知識(shí)你認(rèn)為小明在連接電路時(shí)應(yīng)該讓開關(guān)處于

斷開

狀態(tài)，滑動(dòng)變阻器阻值應(yīng)該調(diào)到

最大阻值處

；用

試觸

法選擇電流表的量程；如圖1小明連好電路閉合開關(guān)無論怎樣移動(dòng)滑片兩電表有示數(shù)，但示數(shù)均不變，則可能出現(xiàn)錯(cuò)誤是

滑動(dòng)變阻器同時(shí)接了上面兩個(gè)接線柱（或同時(shí)接了下面兩個(gè)接線柱）

（任答一條即可）．
（2）小明改正錯(cuò)誤后繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，保持定值電阻 R 的阻值不變 閉合開關(guān)后，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，使R兩端的電壓變化，分別讀出并記錄對(duì)應(yīng)于不同電壓的電流表的示數(shù)，比較每次電流表的示數(shù)的變化；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；在上述步驟中滑動(dòng)變阻器的作用是

改變電阻兩端的電壓

．
               表一

電壓U/V	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

（3）小明在探究猜想③時(shí)，先將5Ω的電阻連入電路中，閉合開關(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．實(shí)驗(yàn)中，由5Ω改接10Ω的定值電阻時(shí)滑動(dòng)變阻器的阻值應(yīng)該

增大

（選填“增大”、“減小”或“不變”）；驗(yàn)證此步驟時(shí)，小紅移動(dòng)變阻器滑片的目的是

保持電阻兩端的電壓不變

．
（4）如圖2是某實(shí)驗(yàn)小組在探究過程中，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制的圖象，其中表示電壓不變時(shí)，電流隨電阻變化的圖象是

乙

圖；表示電阻不變時(shí)，電流隨電壓變化的圖象是

甲

 圖．

Answer 1

分析：（1）為保護(hù)電路，在連接電路過程中，開關(guān)應(yīng)該斷開，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)移至最大阻值處；
在選擇電流表、電壓表的量程時(shí)，用大量程采用試觸的方法；
移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，電流表、電壓表的示數(shù)不變，說明滑動(dòng)變阻器不起作用，可能是同時(shí)接了上面或下面兩個(gè)接線柱；
（2）分析表一電流和電壓的變化關(guān)系得出結(jié)論：電阻不變，電流和電壓成正比；
（3）分析表二電流和電阻的變化關(guān)系得出結(jié)論：電壓不變，電流和電阻成反比；
要探究電流和電阻的關(guān)系，需保持電阻兩端的電壓不變，從而可得出滑動(dòng)變阻器的作用；
（4）正比例函數(shù)圖象是一條過原點(diǎn)的直線，反比例函數(shù)圖象是雙曲線，根據(jù)電流和電壓、電阻的關(guān)系進(jìn)行分析．

解答：解：（1）為保護(hù)電路，連接電路時(shí)應(yīng)該讓開關(guān)處于斷開狀態(tài)，滑動(dòng)變阻器阻值應(yīng)該調(diào)到滑動(dòng)變阻器的最大阻值處；
實(shí)驗(yàn)中用大量程采用試觸法選擇電流表的量程；
無論怎樣移動(dòng)滑片兩電表有示數(shù)，但示數(shù)均不變，說明滑動(dòng)變阻器在電路中不起作用，則可能同時(shí)將滑動(dòng)變阻器的上面兩個(gè)接線柱或下面兩個(gè)接線柱接入了電路；
（2）由表一中數(shù)據(jù)知，電壓和電流的比值是一個(gè)常數(shù)，說明電阻不變，導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比，則猜想一正確；
在實(shí)驗(yàn)中，要改變電阻兩端的電壓，則需通過移動(dòng)滑片來實(shí)現(xiàn)，所以滑動(dòng)變阻器的作用是改變電阻兩端的電壓；
（3）根據(jù)串分壓的知識(shí)，把電阻由5Ω改為10Ω，電阻兩端的電壓增大，要保持電阻兩端的電壓不變，則應(yīng)增大滑動(dòng)變阻器的阻值，滑動(dòng)變阻器在實(shí)驗(yàn)中的作用是保持電阻兩端的電壓不變；
（4）電阻不變時(shí)，電流與電壓成正比，電壓不變，電流與電阻成反比，圖甲是反比例函數(shù)圖象，圖乙是正比例函數(shù)圖象，所以甲表示的是電流和電阻的關(guān)系，乙表示電流和電壓的關(guān)系．
故答案為：（1）斷開；最大阻值處；試觸；滑動(dòng)變阻器同時(shí)接了上面兩個(gè)接線柱（或同時(shí)接了下面兩個(gè)接線柱）；（2）①；改變電阻兩端的電壓；（3）增大；保持電阻兩端的電壓不變；（4）乙；甲．

點(diǎn)評(píng)：電流與電壓和電阻有關(guān)，所以在探究過程中應(yīng)用到控制變量法，關(guān)于電路的連接方法及注意的問題，是電學(xué)中的基礎(chǔ)，應(yīng)掌握熟練，在分析數(shù)據(jù)時(shí)注意控制變量法的應(yīng)用，若比值是定值，則為正比例，若乘積是常數(shù)，則為反比例函數(shù)，同時(shí)要掌握反比例函數(shù)和正比例函數(shù)圖象．