Question

7．在採究“電流與電壓、電阻的關系”的過程中，兩小組同學提出了以下猜想：
小組1猜想：電流可能跟電壓成正比；小組2猜想：電流可能跟電阻成反比．
（1）小組1的做法是：按如圖1所示連接電路，此時開關應處于斷開狀態（選填“斷開”或“閉合”）．
保持定值電阻和R=10Ω不變．閉合開關S后，調節滑動變阻器R'，得到多組數據如表．在分析數據的基礎上得出導體中的電流I與導體兩端電壓U的關系式為$R=\frac{U}{I}$．

U/N	1	1.5	2	2.5	3	3.5
I/A	0.1	0.15	0.2	0.25	0.3	0.35

（2）為探究“電流與電阻的關系”小組2的同學連接了如圖2所示的電路．
實驗步驟為：
步驟一、斷開開關，讓5Ω電阻接入電路，閉合開關，調節滑動變阻器，使電壓表的示數為2V，把電阻值和電流表示數計入表格；
步驟二、斷開開關，將5Ω電阻換成10Ω電阻，閉合開關后，當觀察到電壓表示數為2V，記錄電流表示數和電阻值；
步驟三、仿照步驟二，再做四次實驗，記錄每次實驗中的電流值和電阻值．
①請你根據實驗目的，將步驟二補充完整．
②步驟二中，在記錄電流表示數時，滑動變阻器滑片的位置比步驟一中更偏右（選 填“左”或“右”）
③小組2的同學們做實驗時用三節干電池作號源，同時為了采集六組數據，從實驗室借到了阻值分別為5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω、30Ω的六個定值電阻．已知實驗室的滑動變阻器有三種型號，分別是“20Ω，2A”、“50Ω，1.5A”、“500Ω，1A”，請你通過分析實驗步驟和實際操作過程得出，小組2的同學使用的滑動變阻器的型號是“50Ω 1.5A”；，選擇該型號滑動變阻器的原因是實驗中變阻器的最小阻值為37.5Ω，“500Ω，1A”滑動變阻器的阻值太大．

Answer 1

分析 （1）為了保護電路，在連接電路的過程中，要斷開開關；電阻一定時，電流與電壓成正比；
（2）探究“電流跟電壓、電阻的關系”實驗中，要采用控制變量法；即研究電流跟電壓關系時，控制電阻不變，研究電流跟電阻關系時要保持電壓不變．用小電阻替換大電阻后，電阻分壓變小，電壓表示數變小，為保持電阻兩端電壓不變，應減小滑動變阻器接入電路的阻值，減小滑動變阻器的分壓，使定值電阻兩端電壓變大，以便保持電阻兩端電壓不變；根據出定值電最小時的電路電流，由串聯電路特點，然后選擇滑動變阻器．

解答 解：（1）為防止連接最后一根導線時電路中的電流過大、燒壞電路原件，開關應斷開；由表格中的數據可知：電壓與電流的比值為定值，即：$R=\frac{U}{I}$；
（2）①②將5Ω電阻換成10Ω電阻，閉合開關后發現電壓表示數大于2V，為保持電壓表的示數2V不變，應減小電路中的電流，即滑動變阻器的滑片向右移動增大接入電路的電阻；
③當30Ω的電阻接入電路后，電阻兩端的電壓為2V，則通過電阻的電流為：I=$\frac{2V}{30Ω}=\frac{1}{15}A$，此時滑動變阻器應該接入的阻值為R′=$\frac{4.5V-2V}{\frac{1}{15}A}=37.5Ω$；由于“500Ω，1A”的滑動變阻器的阻值較大，在調節的過程中，阻值變化較大，不利于實驗的操作；綜上所述，可知應該選擇規格為“50Ω 1.5A”．
故答案為：（1）斷開；$R=\frac{U}{I}$；（2）①2.5；②右；③“50Ω 1.5A”；實驗中變阻器的最小阻值為37.5Ω，“500Ω，1A”滑動變阻器的阻值太大．

點評 研究導體中的電流與電阻的關系時，怎樣調節才能保證導體兩端的電壓不變，是此題的關鍵．