Question

6．某同學用如圖所示的電路驗證在電壓不變時，導體中的電流跟導體的電阻成反比的關系．
先后用5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、30Ω和50Ω六個定值電阻接入電路的a、b兩點間，閉合開關S，讀出電流表示數填入下表．由實驗數據可以看出電流與電阻不成反比．

R/Ω	5	10	15	20	30	50
I/A	0.4	0.3	0.24	0.2	0.15	0.1

（1）請分析發生錯誤的原因．
（2）請你仍然用以上六個定值電阻進行實驗，驗證“在導體兩端電壓不變時，導體中的電流跟導體的電阻成反比”，請設計一種方法，畫出電路圖，簡要寫出實驗步驟．（可以按需要添加器材）

Answer 1

分析 （1）在研究電流與電阻關系時，控制電壓一定的方法是：串聯一個滑動變阻器，在更換定值電阻后，調節滑片，使定值電阻兩端的電壓保持一定．如果實驗中更換了定值電阻后，沒有調節滑動變阻器的滑片，定值電阻兩端的電壓就會發生變化，這樣電流與電阻就不成反比了．
（2）滑動變阻器在實驗中的作用是使定值電阻兩端的電壓保持一定，所以要把滑動變阻器與定值電阻串聯；電壓表并聯在電阻兩端，據此分析步驟．

解答 解：（1）電阻由5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、30Ω、50Ω，電阻變為原來的2、3、4、6、10倍，電流不是減小為原來的$\frac{1}{2}$、$\frac{1}{3}$、$\frac{1}{4}$、$\frac{1}{6}$、$\frac{1}{10}$等，所以由數據不能得到電流跟電阻成反比，這與歐姆定律不相符，原因是a、b兩點間電壓發生變化，根據控制變量法可知：在研究電流與電阻關系時，沒有控制住變量電壓．
（2）驗證在電壓不變時，導體中的電流跟導體的電阻成反比的實驗，應保持電阻兩端的電壓，只改變導體的電阻，觀察導體中的電流，故需要利用電壓表并聯在ab兩端；如圖：

步驟：換電阻的同時，調節滑動變阻器滑片位置，使定值電阻兩端電壓始終一定
答：（1）在研究電流與電阻關系時，沒有控制住變量電壓．
（2）如圖，換電阻的同時，調節滑動變阻器滑片位置，使定值電阻兩端電壓始終一定．

點評 本題考查研究電流與電壓阻關系的實驗；研究電流與電壓關系時要控制電阻一定，研究電流與電阻關系時要控制電壓一定．研究電流與電壓關系時，控制電阻一定的方法是使用同一個定值電阻進行實驗，滑動變阻器串聯在電路中起的作用是改變定值電阻兩端的電壓和保護電路；研究電流與電阻的關系時，控制電壓一定的方法是，串聯一個滑動變阻器，調節滑片，滑動變阻器串聯在電路中起的作用是使定值電阻兩端的電壓保持一定和保護電路．