Question

6．在探究通过导体的电流与电压、电阻的关系实验中，电池为三节新干电池，每节干电池1.5V．

（1）伟伟在探究活动中的实物连接情况如图甲所示，请画出对应的电路图．
（2）伟伟正确、规范完成连接后，闭合开关，将滑动变阻器滑片从一端调节到另一端，并得到多组电流、电压值（如表格），当电流表示数为0.5A时电压表示数如图乙所示，其值为2.5V．请你指出表格中错误的电流值是1.5A，其错误的原因是由于看错量程所致．根据表格数据分析可得出结论：电阻不变时，导体中的电流与它两端的电压成正比．

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

（3）伟伟将原电路中滑动变阻器换成标有“25Ω 2A”另一滑动变阻器，继续探究电流与电阻关系，实验中始终保持电压表示数为2V，则所选用的定值电阻阻值不能超过20Ω；当他把定值电阻由5Ω换成10Ω，闭合开关后，他下一步的操作是：将变阻器的滑片P向右（填“左”或“右”）移动，目的是控制定值电阻两端的电压为2V不变．同组的聪聪说可将电阻箱接入电路中，以代替定值电阻，你认为这样做的好处是：可以方便的改变电阻，并且能够读出电阻的值．
（4）另一组的小明同学在处理数据时，将测得的电流I及对应电阻值R描点在坐标纸上，并作出了一条直线，如图丙所示．请指出图象中不正确的地方：①没有将两端的点连接；②没有用平滑的曲线进行连线．

Answer 1

分析 （1）根据实物图，从电源的正极出发依次连接开关、滑动变阻器、电阻、电流表，最后回到电源的负极，电压表与电阻并联；
（2）确定电压表的量程和分度值，读出电压表的示数；
根据正确的量程读出正确的示数，分析表格中数据，得出电流和电压的正比例关系；
（3）根据串分压的知识，定值电阻的阻值越大，所需滑动变阻器的电阻值越大，根据滑动变阻器的最大阻值可计算出定值电阻的最大值；
定值电阻越大，两端电压越大，要使电阻两端的电压不变，应增大滑动变阻器的阻值；
电阻箱的特点即可以方便的改变电阻值，又可以读出电阻的示数；
（4）描点法图象的画法，要注意用平滑的曲线将各点连接，在取点时，尽量取点均匀．

解答 解：（1）根据实物图，从电源的正极出发依次连接开关、滑动变阻器、电阻、电流表，最后回到电源的负极，电压表与电阻并联，如图所示：

（2）由图乙知，电压表的量程为0～3V，分度值为0.1V，示数为2.5V；
由表格中数据可以看出，电压增大，电流值增大，而且增大的倍数相同，第二次的电流值1.5A很明显不符合规律，错误；
根据表格中数据，可以看出电压和电流的比值（即电阻）是一定值，且R=$\frac{U}{I}$=5Ω，可见当电压为1.5V时，通过电阻的电流值应为：I′=$\frac{U′}{R}$=$\frac{1.5V}{5Ω}$=0.3A，1.5A是0.3A的5倍，由此可见在进行电流表的读数时看错量程了；
由表格中数据可见，电阻不变，电压值增大为原来的几倍，电流值也增大为原来的几倍，可得电阻不变时，导体中的电流与它两端的电压成正比；
（3）由题意知，滑动变阻器的最大阻值为25Ω，电阻两端的电压为2V，电源电压为3×1.5V=4.5V，则滑动变阻器两端的电压为：U_滑=U-U_R=4.5V-2V=2.5V，根据串分压的知识可知
$\frac{{U}_{R}}{{U}_{滑}}$=$\frac{R}{{R}_{滑}}$，代入数据得：
$\frac{2V}{2.5V}$=$\frac{R}{25Ω}$
解得：R=20Ω，可得所选定值电阻的阻值不能高于20Ω；
把定值电阻由5Ω换成10Ω，定值电阻两端的电压增大，此时应将滑片向右滑动，保持定值电阻两端的电压为2V不变；
采用电阻箱，可以方便的改变电阻，并且能够读出电阻的值；
（4）利用描点法作图象时，要注意尽量包括所有点，并用平滑的曲线进行连接．由图丙所示图象可知，图象存在的问题有：①没有将两端的点连接；②没有用平滑的曲线进行连线．
故答案为：（1）见上图；（2）2.5；1.5A；看错量程；电阻不变时，导体中的电流与它两端的电压成正比；（3）20；右；控制定值电阻两端的电压为2V不变；可以方便的改变电阻，并且能够读出电阻的值；（4）①没有将两端的点连接；②没有用平滑的曲线进行连线．

点评 本题是探究电流与电压、电阻关系的实验，考查了对控制变量法的应用，同时考查了用滑动变阻器控制电阻两端电压不变的方法．有关滑动变阻器最大阻值或定值电阻最大阻值的确定，要用到串联电路的特点及串分压的知识．题目考查全面，难度适中．