Question

12．为了探究电流与电压和电阻的关系，同学设计了如图甲所示的电路图，实验器材如图乙所示，实验中使用的电阻R分别是5Ω、10Ω、15Ω．
（1）请你根据电路图用笔画线代替导线将图乙的实物图连接起来．
（2）若某同学在探究通过导体的电流与导体的电阻的关系实验中，得到如表一所示的实验数据．分析表中数据可知，电流跟电阻不成（选填“成”或“不成”）反比例关系，这与欧姆定律不相符（选填“相符”或“不相符”），造成这样的探究结果的原因是没有控制电阻两端电压不变．
表一

次数	R（Ω）	I（A）
1	5	0.4
2	10	0.24
3	15	0.2

表二

实验次数	1	2	3	4	5
电压U/V	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5
电流I/A	0.10	0.20	0.30	0.40	0.50

（3）在此探究实验过程中，当A、B两点间的电阻由5Ω更换为10Ω后，为了探究上述问题，你认为应该采取的操作是D
A、闭合开关，读出电流表的读数    B、闭合开关，将变阻器的滑片适当向左移
C、改变电压表、电流表的量程      D、闭合开关，将变阻器的滑片适当向右移
（4）表二是某同学探究电流与电压关系时记录的几组实验数据．通过对数据分析，可得到初步结论是：电阻一定时，电流与电压成正比．

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，根据欧姆定律求出电路中的最大电流确定电流表的量程且与定值电阻串联，滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中，然后与电源、开关串联组成电路；
（2）在研究电流跟电阻的关系时一定保持电压不变，否则不会得到电流跟电阻成反比的关系；
（3）根据电阻的串联分析电路中总电阻的变化，根据欧姆定律可知电路中电流的变化和滑动变阻器两端的电压变化，根据串联电路的电压特点可知定值电阻两端的电压变化，进一步判断电压表示数不变时滑片移动的方向；
（4）分析表中电流变化倍数和电压变化倍数之间的关系，根据控制变量法得出实验结论．

解答 解：（1）一节干电池的电压为1.5V，则两节干电池串联时电源的电压为3V，则电压表的量程为0～3V，且与定值电阻并联；
当R的阻值为5Ω，且变阻器接入电路中的电阻为0时，电路中的最大电流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3V}{5Ω}$=0.6A，则电流表的量程为0～0.6A，且与定值电阻串联；
滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中，然后与开关、电源串联组成电路，如下图所示：

（2）由表一中实验数据可知，电阻与电流的乘积不是定值，电流与电阻不成反比，
由欧姆定律可知，在电压一定时，电流与电阻成反比，实验不符合欧姆定律，这是因为没有控制电阻两端电压不变造成的；
（3）在滑动变阻器的电阻值不变的情况下，电路中由于将5Ω的定值电阻换成10Ω的定值电阻，使整个电路的总电阻增大．
由I=$\frac{U}{R}$可知，电路中的电流减小，
由U=IR可知，此时滑动变阻器两端的电压的减小，
根据串联电路的总电压等于各分电压之和可知，定值电阻两端的电压变大，
要使电压表的示数不变，只能减小电路中的电流，所以要使电路中的电阻增大，即滑片P向右端移动增大电阻，故选D；
（4）由表二数据可知，通过电阻电流的变化倍数和两端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．
故答案为：
（1）如上图所示；
（2）不成；不相符；没有控制电阻两端电压不变；
（3）D；
（4）电阻一定时，电流与电压成正比．

点评 本题考查了探究电流与电压、电阻之间关系的实验，利用好控制变量法进行实验和得出结论是关键．