Question

實驗桌上有如下器材：電壓恒定的電源一個（電源電壓約6V），阻值為5Ω、10Ω、15Ω的定值電阻各一個，標準電阻箱一個（電路圖符號），學生用電壓表一個，開關一個和導線若干．小明想利用實驗桌上的器材，設計一個實驗證明：“當通過電阻的電流保持不變時，電阻兩端的電壓與該電阻的阻值成正比”．
（1）小明設計了如圖所示的實驗電路圖．他的方法是：用R₁=5Ω的電阻作為電路保護電阻（以免不小心將電阻箱的阻值調至零時，電源被短路），改變電阻箱的阻值，記下每次對應的電壓表示數．小明發現，電阻兩端的電壓與該電阻的阻值并不成正比．請你對小明的實驗方法做出評價：______．
（2）請你根據上述要求幫助小明畫出實驗電路圖并簡述實驗步驟．

Answer 1

【答案】分析：根據實驗的目的，要想探究電阻兩端的電壓與該電阻的阻值關系，必須要在保證電流不變的情況下，去改變電阻兩端的電壓與電阻的阻值才行．結合實驗中提供的器材，利用三個阻值為倍數關系的定值電阻，再想辦法保持電路中的電流不變，就可以達到實驗的目的．
解答：解：（1）實驗過程中，每次改變電阻箱的阻值時，電路中的總電阻都發生了變化，在電源電壓恒定的情況下，電路中的電流發生了變化，因為造成電阻兩端的電壓與其阻值不成正比；
故答案為：實驗過程中，沒有保證通過電阻的電流不變．因為每次改變電阻箱的阻值時，電路中的電流發生了變化．
（2）為了保證電路中的電流不變，可考慮使其總電阻保持不變，即可以將三個定值電阻串聯同時接入電路，用電壓表分別測量它們兩端的電壓．
電路如圖．

實驗步驟：
第1步：按電路圖連接好電路；
第2步：閉合開關S，測量R₁兩端的電壓，記錄R₁的阻值和電壓表示數；
第3步：斷開開關S，把電壓表連接在R₂兩端．閉合開關S，測量R₂兩端的電壓，記錄R₂的阻值和電壓表示數；
第4步：仿照第3步，測量R₃兩端的電壓，記錄R₃的阻值和相應的電壓表示數．
點評：根據歐姆定律可知，所要研究的電阻兩端的電壓與其阻值的比值就是流經電阻的電流大小，因此，要想證明這一關系，必須要保證電流始終不變才行，這是我們設計這一實驗最主要的關注點．