Question

8．小莉同學按如圖1所示的電路探究“導體中的電流跟導體電阻的關系”．她不斷改變電阻R的阻值，并將電阻值以及對應的電流表的示數(shù)記錄在表1中．分析表1中的數(shù)據(jù)可知：電路中的電流I跟電阻R不是反比關系，這一結論與歐姆定律不一致．請你幫助小莉分析：

（1）結論與歐姆定律不一致的原因是沒有保持電阻箱R兩端的電壓不變．
（2）要得到與歐姆定律一致的結論，你如何幫助小莉改進這個電路？把改后的電路圖畫在圖2方框內(nèi)．
（3）改進實驗后，把符合要求的數(shù)據(jù)填寫在表2中的空格內(nèi)．
表1

次數(shù)	R/Ω	I/A
1	5	0.6
2	10	0.4
3	15	0.3

表2

次數(shù)	R/Ω	I/A
1	5	0.6
2	10	0.3
3	15

（4）本實驗中測量了多組數(shù)據(jù)，在許多實驗中都需要進行多次測量，有的是為了從不同情況中找到普遍規(guī)律，有的是為了求平均值以減小誤差．你認為下列實驗中多次測量的目的與本實驗相同的是①（選填序號）．
①測量物體的長度
②用伏安法測量定值電阻的阻值
③探究導體的電流與導體兩端電壓的關系．

Answer 1

分析 （1）電壓一定時，導體中的電流跟導體的電阻成反比，在研究電流跟電阻的關系時一定保持電壓不變，否則不會得到電流跟電阻成反比；
（2）當更換電阻時，電阻兩端的電壓也會變化，為了保證電阻兩端的電壓不變，實驗中必須使用滑動變阻器，通過移動滑片保持電壓表示數(shù)不變；
（3）根據(jù)第1次數(shù)據(jù)計算出電壓，電壓不變，根據(jù)I=$\frac{U}{R}$分別計算出第3次的電流；
（4）該實驗多次測量是為了尋找普遍規(guī)律，測量物體長度也是采用同樣的方法．

解答 解：（1）電阻由5Ω-10Ω-20Ω，電阻變?yōu)樵瓉淼?倍、4倍，電流不是減小為原來的 $\frac{1}{2}$、$\frac{1}{4}$，由數(shù)據(jù)不能得到電流跟電阻成反比，這與歐姆定律不相符，原因是沒有保持電阻箱R兩端的電壓不變．
（2）他在改變電阻箱R的阻值時，R兩端的電壓也隨之變化，此時電壓和電阻都變化，測得的電流值的變化就說不清是哪個因素的變化引起的，沒有用控制變量法，所以得出的結論是不準確的．應該把電阻R₀去掉或R₀換成滑動變阻器或在電路中串聯(lián)一個滑動變阻器，目的是控制電阻R兩端的電壓不變；電路圖為：

（3）第1次電阻兩端電壓為U=RI=5Ω×0.6A=3V，根據(jù)電阻兩端的電壓不變，結合歐姆定律，第3次電流I=$\frac{U}{R}=\frac{3V}{15Ω}$=0.2A．
（4）探究“電流跟電壓、電阻的關系”和測量物體長度時，多次測量的目的是從不同情況中找到普遍規(guī)律，故選A．
故答案為：（1）沒有保持電阻箱R兩端的電壓不變；（2）在電路中增加一個滑動變阻器；見上圖；（3）0.2；（4）①．

點評 該題是對探究電流、電壓和電阻三者之間的關系，側(cè)重考查控制變量法．