Question

7．某同学用如图所示的电路，研究通过导体的电流与导体两端的电压、导体电阻间的关系．若保持电源电压的大小和电阻箱R₁的阻值不变，移动滑动变阻器R₂的金属滑片 P，可测得不同的电流、电压值，如表1所示．然后，他又改变电阻箱R₁的阻值，测得相应的电流值，如表2所示．
（1）分析表1中的数据可知：当电阻相同时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比．此时电阻箱接入电路的电阻为5Ω．（保留小数点后一位）
（2）分析表2中的数据可知：电流与电阻不成反比，其原因是没有控制电阻箱（R₁）两端的电压相等，正确的操作方法是：改变电阻箱R₁的阻值后，移动滑片使电压表示数不变，读出电流表示数．
（3）在实验操作过程中，某同学发现，闭合开关后电压表的示数接近电源电压，电流表的示数为零，则电路的故障可能是电阻箱断路．
表1                             

实验序号	U1/V	I/A
①	1	0.2
②	1.5	0.3
③	2	0.38

表2

实验序号	R1/Ω	I/A
①	3	0.5
②	6	0.33
③	9	0.25

Answer 1

分析 通过导体的电流与导体两端的电压、导体电阻两个因素有关，因此实验时要应用控制变量法，即：研究与电压的关系要保持电阻不变；研究与电阻的关系要保持电压不变．
（1）分析表1，电阻不变，得出电流与电压的正比例关系，根据R=$\frac{U}{I}$计算出电阻箱接入电路中的阻值；
（2）电流与电阻成反比的前提条件是电阻两端的电压不变，分析表格中数据得出结论；
（3）电压表的示数接近电源电压说明与电压表两接线柱串联的电路是通路，电流表的示数为零说明电路，即电压表并联的部分断路．

解答 解：（1）由表1数据可以看出，导体两端的电压与电流的比值为一定值，电压增大为原来的几倍，导体中的电流也增大为原来的几倍，可得出结论：在电阻一定时电流与电压成正比；
根据R=$\frac{U}{I}$可知，三组数据对应的电阻都为5Ω，即此时电阻箱接入电路的电阻为5Ω．
（2）他在改变电阻箱R₁的阻值时，R₁两端的电压也随之变化，此时电压和电阻都变化，测得的电流值的变化就说不清是哪个因素的变化引起的，没有用控制变量法，所以得出的结论是不准确的；正确的操作方法是：改变电阻箱R₁的阻值后，移动滑片直到电压表示数不变（依然为1.5V）读出电流表示数．
（3）电压表的示数接近电源电压说明与电压表两接线柱串联的电路是通路，电流表的示数为零说明电路，故电路故障为与电压表并联的电阻箱断路（接触不良）．
故答案为：（1）当电阻相同时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比；5；
（2）没有控制电阻箱（R₁）两端的电压相等；移动滑片使电压表示数不变，读出电流表示数；
（3）电阻箱断路．

点评 本题考查了探究电流、电压和电阻三者之间的关系的实验，侧重考查了控制变量法在实验操作和实验结论中的应用．