Question

在“探究电流与电压、电阻关系”的实验中：

（1）如图1所示的电路未完成连接，请你将电路连接完整（用笔划线代替导线，要求P右移时电阻变大．）
（2）连接电路时开关应处于

 

状态（填“断开”或“闭合”），保持定值电阻R=20Ω不变，闭合开关S后，调节滑动变阻器R′，得到多组数据．在分析数据的基础上得出正确结论．
实验数据记录如下：
表1  U=3V

实验次数	R/Ω	I/A
1	5	0.6
2	10	0.3
3	20	0.15

表2  R=20Ω

实验次数	U/V	I/A
1	2	0.1
2	4	0.2
3	6	0.3

分析表1数据，可以得出的结论是：

 

；分析表2数据，可以得出的结论是：

 

．
（3）滑动变阻器的作用是

 

（4）变阻器正确的实验步骤为：
①让5Ω电阻接入电路，闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表的示数为1.5V，记录电流表示数；
②将5Ω电阻换成10Ω电阻，闭合开关后发现电压表示数大于1.5V，应将滑动变阻器的滑片向

 

（填“左”或“右”）移动，当观察到电压表示数为

 

 V时，记录电流表示数；
③将10Ω电阻换成15Ω电阻，闭合开关后发现：当滑动变阻器的滑片移动到最右端时，电流表和电压表的示数如图2所示．出现上述情况的原因可能是

 

A．滑动变阻器最大阻值太大                    B．滑动变阻器最大阻值太小
B．C．滑动变阻器断路                        D．定阻电阻短路
（5）利用实验数据作出的I-U关系图线，与图3（乙）中的

 

最接近．

Answer 1

分析：（1）在探究电流与电压和电阻的关系实验中，需要用到电流表测通过导体的电流，与导体串联；电压表测导体两端的电压，与导体并联；滑动变阻器调节导体两端的电压，因此串联在电路中，并且滑片P右移时，电阻变大，则滑动变阻器的左下接线柱接入电路；
（2）在连接电路，为了保护电路，开关应断开；
在探究电流跟电压、电阻关系时，应采用控制变量法进行研究．即电阻不变时，研究电流与电压之间的关系；电压不变时，研究电流与电阻之间的关系．．
（3）滑动变阻器在电路中的作用有：保护电路；改变电阻两端电压和电路中的电流．
（4）②探究“电流跟电压、电阻的关系”实验中，要采用控制变量法；即研究电流跟电压关系时，控制电阻不变，研究电流跟电阻关系时要保持电压不变．
④定值电阻变大时，两端电压相应变大，为保持电压一定，必须调节滑动变阻器滑片，使其接入电路电阻相应变化．
（5）电阻一定时，通过导体的电流与其两端的电压成正比．

解答：解：（1）将滑动变阻器的左下接线柱与电源正极相连，根据图2可知，电流表选择0～0.6A的量程，因此将电流表的0.6A接线柱与开关右接线柱相连，开关左接线柱与电源负极相连，如下图所示：

（2）连接电路时，为了保护电路，开关必须处于断开状态；
由表1数据可知，导体两端的电压3V一定，导体的电阻从5Ω到10Ω，再到20Ω，相对应的，导体中的电流从0.6A到0.3A，再到0.15A，电阻增加几倍，电流变为原来的几分之一倍，故得出的结论为：电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成反比．
由表2数据可知，导体的电阻20Ω一定，导体两端的电压从2V到4V，再到6V，相对应的，导体中的电流从0.1A到0.2A再到0.3A．电压增加几倍，电流也增加几倍，故得出的结论为：电阻一定时，导体中的电流与导体两端的电压成正比．
（3）在实验开始时，闭合开关前滑动变阻器的滑片应移至最大阻值处，来保护电路；
探究通过导体的电流和导体两端电压关系时，需保持电阻不同，利用滑动变阻器改变电路中的电流，得到多组实验数据；
探究通过导体的电流与导体电阻关系时，应保持导体两端的电压不变，是通过滑动变阻器来实现的；
综上所述，探究电流与电压、电阻关系的实验时，滑动变阻器起保护电路、改变电路中的电流以及保持定值电阻两端电压不变的作用．
（4）②将5Ω电阻换成10Ω电阻，闭合开关后发现电压表示数大于1.5V，为保持电压表的示数1.5V不变，应减小电路中的电流，即滑动变阻器的滑片向右移动增大接入点路的电阻．
③由图3可知，将10Ω电阻换成15Ω电阻、滑片移动到最右端时电压表的示数大于1.5V，说明定值电阻分得的电压仍然太大，即滑动变阻器的最大阻值太小．
（5）根据电路图可知，本实验的结论是：在电阻一定时，电流与其两端的电压成正比，因此图象B符合条件．
故答案为：（2）断开；电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成反比；电阻一定时，导体中的电流与导体两端的电压成正比；
（3）保护电路、改变电路中的电流以及保持定值电阻两端电压不变；
（4）②右；1.5；③B；（5）B．

点评：本题考查了实物图的连接、实验注意事项、电路故障分析、实验数据分析、滑动变阻器的作用等问题，以及控制变量法的应用，熟悉控制变量法的实施环节并正确运用，是解决此类实验题的关键．