Question

（2012?玉林模擬）探究電流與電壓、電阻的關(guān)系．
提出問題：通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端電壓及導(dǎo)體電阻的大小有什么關(guān)系？
猜想：
①導(dǎo)體的電阻一定時(shí)，通過導(dǎo)體的電流與其兩端電壓成正比．
②導(dǎo)體的電阻一定時(shí)，通過導(dǎo)體的電流與其兩端電壓的平方成正比．
③導(dǎo)體兩端的電壓一定時(shí)，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比．
實(shí)驗(yàn)器材：電源（電壓恒為4.5V），電流表、電壓表各一只，開關(guān)一個(gè)，三個(gè)定值電阻（5Ω、10Ω、15Ω），滑動變阻器（20Ω 2A，50Ω　1A），導(dǎo)線若干．
實(shí)驗(yàn)過程：
（1）根據(jù)圖所示實(shí)物圖在虛線框內(nèi)畫出電路圖．
（2）小明按圖正確連接電路后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表有示數(shù)，電壓表指針超過量程．小明操作中的錯(cuò)誤是：

閉合開關(guān)前，變阻器連入電路的阻值沒有調(diào)到最大值

．
（3）小明改正錯(cuò)誤后繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，通過改變定值電阻R兩端的電壓，測得電流、電壓的值如表一．分析數(shù)據(jù)可得出猜想

①

是正確的．
（4）小紅在探究猜想③時(shí)，先將5Ω的電阻連入電路中，閉合開關(guān)，移動滑片，使與電阻并聯(lián)的電壓表的示數(shù)為1.5V，并記下電流值；當(dāng)小紅將5Ω的電阻換成10Ω的電阻后，在不改變滑動變阻器滑片的情況下閉合開關(guān)，則電壓表的示數(shù)

變大

．（選填“變大”、“變小”或“不變）移動滑動變阻器滑片，使電壓表的示數(shù)為1.5V，并記下電流值；再改接15Ω的電阻，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，得到了表二中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．分析數(shù)據(jù)得出，猜想

③

是正確的．實(shí)驗(yàn)中，小紅多次移動變阻器滑片的目的是

保持定值電阻兩端的電壓不變

．
表一                                      

電壓	1.2	1.6	2.0	2.4	2.8
電流	0.12	0.16	0.20	0.24	0.28

表二

電阻	5	10	15
電流	0.30	0.15	0.10

（5）小華在探究猜想③時(shí)，重新設(shè)計(jì)了電路，保持電壓表的示數(shù)為3V，得到了與表二相同的數(shù)據(jù)，也完成了實(shí)驗(yàn)探究．小華與小紅的實(shí)驗(yàn)相比不同之處是：

電壓表接在了變阻器兩端

．
知識拓展：
（6）小明實(shí)驗(yàn)時(shí)選擇的是

10

Ω電阻．小紅實(shí)驗(yàn)時(shí)選擇的變阻器規(guī)格是

50Ω 1A

．

Answer 1

分析：（1）由實(shí)物圖畫電路圖的方法：從電源的正極開始，順著電流的路徑，依次開關(guān)、電流表、定值電阻、滑動變阻器，到電源的負(fù)極．最后把電壓表并列連接在定值電阻兩端．
（2）電壓表指針超過量程，說明定值電阻的電壓太大，滑動變阻器的電壓太小，滑動變阻器連入的電阻太小，也就是閉合開關(guān)之前，滑片沒有處于最大阻值處．
（3）當(dāng)電壓和電流的比值一定時(shí)，兩者成正比，當(dāng)電壓和電流的乘積一定時(shí)，兩者成反比．
（4）根據(jù)串聯(lián)電路其分壓作用判斷電壓表的示數(shù)；探究電流跟電阻的關(guān)系時(shí)，采用控制變量法，改變電阻大小，通過移動滑動變阻器的滑片，保持電壓一定，記錄電流大小，研究電流跟電阻的關(guān)系．
（5）定值電阻兩端的電壓和滑動變阻器兩端的電壓之和等于電源電壓，當(dāng)小華在探究猜想③時(shí)，重新設(shè)計(jì)了電路，保持電壓表的示數(shù)為3V，得到了與表二相同的數(shù)據(jù)，說明定值電阻兩端的電壓還是1.5V不變，則滑動變阻器兩端的電壓是3V，電壓表測量的是滑動變阻器兩端的電壓．
（6）①根據(jù)表一中的數(shù)據(jù)，結(jié)合歐姆定律即可求出電阻值；
②求出滑動變阻器的最大電阻以及電路中的最大電流，然后根據(jù)所求數(shù)值選擇滑動變阻器的規(guī)格．

解答：解：（1）從電源正極開始，依次經(jīng)過開關(guān)、電流表、定值電阻、滑動變阻器，回到電源負(fù)極．電壓表測量定值電阻的電壓，把電壓表并聯(lián)在定值電阻兩端．如圖．

（2）閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表有示數(shù)，電壓表指針超過量程，定值電阻的電壓太大，滑動變阻器的電壓太小，電阻太小，所以閉合開關(guān)前，變阻器連入電路的阻值沒有調(diào)到最大值．
（3）由表一數(shù)據(jù)可知，電壓和電流的比值為定值，所以導(dǎo)體的電阻一定時(shí)，通過導(dǎo)體的電流與其兩端電壓成正比．猜想①正確． 
（4）如果將5Ω的電阻換成10Ω的電阻后，電路中的電阻變大，電流變小，因此滑動變阻器分壓減小，所以電壓表的示數(shù)會變大；如果控制導(dǎo)體兩端的電壓一定，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比，猜想③正確；多次移動變阻器滑片的目的是保持定值電阻兩端的電壓不變；
（5）滑動變阻器兩端的電壓和定值電阻兩端的電壓之和等于電源電壓，小華和小紅記錄的數(shù)據(jù)相同，說明定值電阻兩端的電壓都是1.5V，電源電壓是4.5V，則滑動變阻器兩端的電壓是3V，電壓表測量的是滑動變阻器兩端的電壓．
（6）①小明實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表一，R=

U

I

=10Ω．
②在電阻由5Ω→10Ω→15Ω時(shí)，滑動變阻器和定值電阻是串聯(lián)的，電流相等，電源電壓是4.5V，定值電阻的電壓是1.5V，則滑動變阻器兩端的電壓是3V，滑動變阻器接入電路的電阻最大是30Ω，最大電流是0.3A，所以滑動變阻器選擇50Ω、1A．
故答案為：（2）閉合開關(guān)前，變阻器連入電路的阻值沒有調(diào)到最大值；（3）①；
（4）變大； ③；保持定值電阻兩端的電壓不變；（5）電壓表接在了變阻器兩端；（6）10；  50Ω 1 A．

點(diǎn)評：本題考查了根據(jù)實(shí)物圖畫電路圖、對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理能力，能通過數(shù)據(jù)判斷電流與電壓的正比關(guān)系以及根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求選擇滑動變阻器的規(guī)格是比較難的問題，既要考慮需要的電阻又要考慮允許通過的電流．