Question

以下是小明同學做探究電流與電壓、電阻的關系的實驗．
【提出問題】通過導體的電流與導體兩端電壓及導體電阻的大小有什么關系？
【猜想】①導體的電阻一定時，通過導體的電流與其兩端電壓成正比．
②導體的電阻一定時，通過導體的電流與其兩端電壓的平方成正比．
③導體兩端的電壓一定時，通過導體的電流與導體的電阻成反比．
【實驗器材】電源（電壓恒為4.5V），電流表、電壓表各一只，開關一個，三個定值電阻（5Ω、10Ω、15Ω），一只滑動變阻器（20Ω 2A），導線若干．
【實驗過程】
（1）根據所學的知識你認為小明在連接電路時應該讓開關處于

斷開

狀態，滑動變阻器阻值應該調到

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無論怎樣移動滑片兩電表有示數，但示數均不變，則可能出現錯誤是

滑動變阻器同時接了上面兩個接線柱（或同時接了下面兩個接線柱）

（任答一條即可）．
（2）小明改正錯誤后繼續實驗，保持定值電阻 R 的阻值不變 閉合開關后，調節滑動變阻器的滑片，使R兩端的電壓變化，分別讀出并記錄對應于不同電壓的電流表的示數，比較每次電流表的示數的變化；測得電流、電壓的值如表一；分析數據可得出猜想

①

是正確的；在上述步驟中滑動變阻器的作用是

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，先將5Ω的電阻連入電路中，閉合開關，移動滑片，使與電阻并聯的電壓表的示數為1.5V，并記下電流值；再分別改接10Ω、15Ω的電阻，重復上述實驗，得到了表二中的實驗數據．分析數據得出，猜想③是正確的．實驗中，由5Ω改接10Ω的定值電阻時滑動變阻器的阻值應該

增大

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

保持電阻兩端的電壓不變

．
（4）如圖2是某實驗小組在探究過程中，根據實驗數據繪制的圖象，其中表示電壓不變時，電流隨電阻變化的圖象是

乙

圖；表示電阻不變時，電流隨電壓變化的圖象是

甲

 圖．

Answer 1

分析：（1）為保護電路，在連接電路過程中，開關應該斷開，滑動變阻器的滑片應移至最大阻值處；
在選擇電流表、電壓表的量程時，用大量程采用試觸的方法；
移動滑動變阻器的滑片，電流表、電壓表的示數不變，說明滑動變阻器不起作用，可能是同時接了上面或下面兩個接線柱；
（2）分析表一電流和電壓的變化關系得出結論：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系得出結論：電壓不變，電流和電阻成反比；
要探究電流和電阻的關系，需保持電阻兩端的電壓不變，從而可得出滑動變阻器的作用；
（4）正比例函數圖象是一條過原點的直線，反比例函數圖象是雙曲線，根據電流和電壓、電阻的關系進行分析．

解答：解：（1）為保護電路，連接電路時應該讓開關處于斷開狀態，滑動變阻器阻值應該調到滑動變阻器的最大阻值處；
實驗中用大量程采用試觸法選擇電流表的量程；
無論怎樣移動滑片兩電表有示數，但示數均不變，說明滑動變阻器在電路中不起作用，則可能同時將滑動變阻器的上面兩個接線柱或下面兩個接線柱接入了電路；
（2）由表一中數據知，電壓和電流的比值是一個常數，說明電阻不變，導體中的電流與導體兩端的電壓成正比，則猜想一正確；
在實驗中，要改變電阻兩端的電壓，則需通過移動滑片來實現，所以滑動變阻器的作用是改變電阻兩端的電壓；
（3）根據串分壓的知識，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，則應增大滑動變阻器的阻值，滑動變阻器在實驗中的作用是保持電阻兩端的電壓不變；
（4）電阻不變時，電流與電壓成正比，電壓不變，電流與電阻成反比，圖甲是反比例函數圖象，圖乙是正比例函數圖象，所以甲表示的是電流和電阻的關系，乙表示電流和電壓的關系．
故答案為：（1）斷開；最大阻值處；試觸；滑動變阻器同時接了上面兩個接線柱（或同時接了下面兩個接線柱）；（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．

點評：電流與電壓和電阻有關，所以在探究過程中應用到控制變量法，關于電路的連接方法及注意的問題，是電學中的基礎，應掌握熟練，在分析數據時注意控制變量法的應用，若比值是定值，則為正比例，若乘積是常數，則為反比例函數，同時要掌握反比例函數和正比例函數圖象．