Question

9．探究：通过导体的电流与导体两端电压及导体电阻的大小有什么关系？
[猜想]
①导体的电阻一定时，通过导体的电流与其两端电压成正比．
②导体两端的电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比．
[实验器材]
电源（电压恒为4.5V），电流表、电压表各一只，开关一个，三个定值电阻（5Ω、10Ω、15Ω），两只滑动变阻器（20Ω2A、50Ω1A），导线若干．
[实验过程]（1）根据如图所示实物图在虚线框内画出电路图．

（2）小明按如图正确连接电路后，闭合开关，发现电流表有示数，电压表指针超过量程．小明操作中的错误是没有将滑动变阻器滑片移到最大阻值处．
（3）小明改正错误后继续实验，通过改变定值电阻R两端的电压，测得电流、电压的值如表一．小明实验时选择的电阻值是10Ω．分析数据可得出结论导体的电阻一定时，通过导体的电流与导体的电压成正比．
表一                                   

电压U/V	1.2	1.6	2.0	2.4	2.8
电流I/A	0.12	0.16	0.20	0.24	0.28

表二

电阻R/Ω	5	10	15
电流I/A	0.30	0.15	0.10

（4）小红在探究猜想②时，先将5Ω的电阻连入电路中，闭合开关，移动滑片，使与电阻并联的电压表的示数为1.5V，并记下电流值；再分别改接10Ω、15Ω的电阻时，电压表的示数将变大，应向右移动滑动变阻器的滑片，得到了表二中的实验数据．
（5）小红在探究猜想②时使用的滑动变阻器的规格是50Ω 1A．

Answer 1

分析 （1）根据如图所示实物图画出电路图：
（2）为保护电路，闭合开关前，变阻器连入电路中的阻值最大；
（3）由表一中数据根据欧姆定律求电阻；分析表中数据得出结论；
（4）由表二中数据根据欧姆定律求电压，研究电流与电阻的关系时，要控制电阻的电压不变，换上较大电阻时，先根据分压原理确定电压表示数的变化，再由串联电路电压规律确定滑片移动的方向；
（5）根据串联电路电压的规律和分压原理确定变阻器接入电路中阻值，确定变阻的规格．

解答 解：
（1）根据如图所示实物图画出电路图：

（2）小明按如图正确连接电路后，闭合开关，发现电流表有示数，说明电路为通路，电压表指针超过量程，说明变阻器分得的电压太小，故没有将滑动变阻器滑片移到最大阻值处；
（3）小明改正错误后继续实验，通过改变定值电阻R两端的电压，测得电流、电压的值如表一．由表中数据，根据欧姆定律的变形公式R=$\frac{U}{I}$=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}=\frac{1.2V}{0.12A}$=10Ω，即小明实验时选择的电阻值是10Ω，分析数据，电压表与电流的比值为一定值，故可得出结论：导体的电阻一定时，通过导体的电流与导体的电压成正比；
（4）由表中数据可知，将5Ω的电阻连入电路中，闭合开关，电流表示数为0.3A，根据欧姆定律的变形公式，与电阻并联的电压表的示数为U=IR=0.3A×5Ω=1.5V；再分别改接10Ω、15Ω的电阻时，根据分压原理，电压表的示数将变大，小红在探究猜想②时，要控制电压表示数不变，根据串联电路电压的规律，应增大变阻器分得的电压，由分压原理，要减小变阻器连入电路中的电阻，故应向右移动滑动变阻器的滑片，得到了表二中的实验数据；
（5）根据串联电路电压的规律，变阻器分得的电压U_滑=4.5V-1.5V=3V，变阻器分得电压为电压表示数的$\frac{3V}{1.5V}$
=2倍，由分压原理，当定值电阻为15Ω时，变阻器连入电路 中的电阻为2×15Ω=30Ω＞20Ω，因电流最大为0.3A，故选用50Ω1A变阻器．
故答案为：（1）如上所示；（2）没有将滑动变阻器滑片移到最大阻值处；
（3）10Ω；导体的电阻一定时，通过导体的电流与导体的电压成正比；
（4）1.5V；变大；右；（5）50Ω1A．

点评 本题研究通过导体的电流与导体两端电压及导体电阻的大小有什么关系，考查电路的连接、注意事项、电阻的计算，数据的处理、操作过程、控制变量法的运用和器材的选择．