Question

5．某实验小组为了探究通过电阻的电流跟它两端电压的关系，设计了如图1所示的电路（电源电压3V恒定）．
（1）请你根据电路图，用笔画线代替导线在图2中完成实物电路连接（要求电表选择合适的量程，导线不能交叉）．
（2）连接电路时开关应断开，闭合开关之前滑动变阻器的滑片应处于右端（选填“左”或“右”）．
（3）闭合开关，调节滑动变阻器得到如表数据：

实验次序	1	2	3	4	5
电压U/V	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0
电流I/A	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6

a．该定值电阻的阻值R=5Ω．
b．根据上述数据，在图3所示的坐标系中做出I-U关系图象．
c．从实验可以得出结论：电阻一定时，电流与电压成正比．
d．第3次测量时，滑动变阻器连入电路的阻值是2.5Ω．
（4）在探究“电流与电阻的关系”时，将电阻R1由10Ω换成15Ω，闭合开关后，电压表示数会变大（选填“变大”、“变小”或“不变”），应将滑动变阻器的滑片P向右（选填“左”或“右”）端移动，此时移动滑片的目的是保持电压表示数不变．

Answer 1

分析 （1）根据电源的电压确定电压表的量程且与定值电阻并联，电流表与定值电阻串联，滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中，然后与开关和电源串联组成电路；
（2）为防止电路中电流过大烧坏用电器，连接电路时开关应断开，闭合开关前滑动变阻器处于最大阻值处；
（3）a、根据欧姆定律求出每组数据对应的电阻，取平均值即为定值电阻的阻值；
b、先根据表中数据描点，然后用平滑的曲线或直线连接起来；
c、分析表中的数据可知，电流的变化倍数和电压的变化倍数相等，利用控制变量法得出结论；
d、根据串联电路的电压特点可得滑动变阻器两端的电压，再根据欧姆定律求出滑动变阻器连入电路的阻值；
（4）根据分压原理，先判断电压表示数的变化；探究电流与电阻的关系时，要保持不同的定值电阻电压不变，再由串联电路电压的规律，确定滑片移动的方向．

解答 解：（1）电源的电压为3V，所以电压表的量程为0～3V且与定值电阻并联；根据表中数据可知，电路中的最大电流为0.6A，因此电流表的量程选择0～0.6A，电流表与定值电阻串联，滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中，然后与开关和电源串联组成电路，如下图所示：

（2）为保护电路，连接电路时开关应断开，闭合开关前滑动变阻器的滑片P处于最大阻值处的右端；
（3）a、根据R=$\frac{U}{I}$可知，每组数据中电压和电流的比值均为5Ω，故定值电阻的阻值为5Ω；
b、先根据表中数据描点，然后用直线连接起来；如下图所示：

c、分析表中的数据可知，电流的变化倍数和电压的变化倍数相等，故可得结论：电阻一定时，电流与电压成正比；
d、第3次测量时，电压U=2V，电流I=0.4A；因为串联电路中总电压等于各分电压之和，所以滑动变阻器两端的电压U_滑=U-U_R=3V-2V=1V，
根据欧姆定律可得，R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{1V}{0.4A}$=2.5Ω．
（4）当将电阻由10Ω换成15Ω，闭合开关，根据分压原理，电压表示数变大，因探究电流与电阻的关系时，要保持不同的定值电阻电压不变，所以要减小电压表的示数，根据串联电路电压的规律，应增大变阻器的分得的电压，由分压原理应增大变阻器连入电路中的电阻大小，所以滑片向右端移动，移动的目的是保持电压表示数不变．
故答案为：（1）如图所示；（2）断开；右；（3）a、5；b、如图所示；c、电阻一定时，电流与电压成正比；d、2.5Ω；（4）变大；右；保持电压表示数不变．

点评 探究“电流与电压、电阻的关系”时，必须采用控制变量法，研究电流与电阻的关系时，控制电压不变；研究电流与电压的关系时，控制电阻值大小不变，是中考考查的重点实验之一．