Question

19．【实验名称】探究电流与电压、电阻的关系
【实验器材】电压表（0～3V，0～15V）；电流表（0～0.6A）；滑动变阻器（0～15Ω）；阻值为5Ω、10Ω的定值电阻各一个；开关一只和导线若干．
实验中两位同学商定电压表的示数保持2V不变．为顺利完成实验，现有电压为4.5V和6V的两电池组可供选择，则A．
A．只能选择4.5V的电池组       B．只能选择6V的电池组
C．两电池组均可选用           D．须将其变成10.5V的电池组使用
【设计实验与制定计划】
同学们设计了如图1所示甲、乙、丙三个电路．

①经过讨论，认为不应该选择图甲，其原因是因灯泡的电阻与温度有关，即电阻是变化的，在实验时无法控制电阻不变．
②为探究电流与电压的关系，应该选择图丙所示的电路．
【进行实验与收集证据】
（1）根据设计的电路图，对图2实物电路连接，小明在连接时还有部分线没有完成，请你将实物电路连接完整（导线不得交叉，且要求闭合开关前滑动变阻器连入电路的电阻最大）．
（2）小明通过实验记录了下表格中的数据．

电压U/V	0.5	1.0	1.5	2.0	2.4
电流I/A	0.55	0.1	0.15	0.2	0.24

其中有一组数据明显记录有误的是0.5V、0.55A，小明选用的定值电阻是10Ω．
【分析与论证】
（3）根据上面表格的数据可以得出的结论是：在电阻一定时，通过导体的电流跟导体两端的电压成正比．

Answer 1

分析 【实验器材】
知道定值电阻的阻值和电压表的示数，根据欧姆定律求出此时电路中的电流，再根据串联电路的电压特点求出滑动变阻器两端的电压，
根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的电阻，最后结合滑动变阻器的最大阻值即可判断所需电源的电压；
【设计实验与制定计划】①②根据电阻一定时，电流与电压的关系判断；
【进行实验与收集证据】
（1）根据电路图将电压表与定值电阻并联，电流表与定值电阻串联，滑动变阻器按一上一下的原则与开关串联；
（2）根据$\frac{U}{I}$的比值不变，判断错误的数据；
（3）根据表格的数据可以得出的结论．

解答 解：【实验器材】
由题意可知，定值电阻与滑动变阻器串联，
当定值电阻的阻值最大时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，
此时电路中的电流大约为I=$\frac{{U}_{V}}{R}$=$\frac{2V}{10Ω}$=0.2A，
若电源的电压U=4.5V，则滑动变阻器两端的电压U_滑=U-U_V=4.5V-2V=2.5V，
滑动变阻器接入电路的电阻R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω＜15Ω，此电源可用；
若电源的电压U=6V，则滑动变阻器两端的电压U_滑=U-U_L=6V-2V=4V，
滑动变阻器接入电路的电阻R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{4V}{0.2A}$=20Ω＞15Ω，所以6V或大于6V的电源不可用．
故选：A．
【设计实验与制定计划】
①②图甲因灯泡的电阻与温度有关，即电阻是变化的，在实验时无法控制电阻不变；所以实验时不能用灯泡代替定值电阻，故图甲不符合题意；
图乙是两个定值电阻并联，不能改变定值电阻两端的电压，所以不能探究电流与电压的关系，故图乙不符合题意；
图丙中的滑动变阻器，能够改变电阻两端的电压，多测几组数据，避免实验结论的偶然性，故图丙符合题意；
【进行实验与收集证据】
（1）根据图丙电路图连接实物图，将电压表与定值电阻并联，电流表与定值电阻串联，滑动变阻器按一上一下的原则与开关串联接入电路，
由图2可知，滑片位于最左端，要使闭合开关前滑动变阻器连入电路的电阻最大，只需将滑动变阻器的右下方接线柱与开关相连即可，如图所示：

（2）根据$\frac{U}{I}$是定值，即电压与电流之比为定值，$\frac{{U}_{2}}{{I}_{2}}$=$\frac{{U}_{3}}{{I}_{3}}$=$\frac{{U}_{4}}{{I}_{4}}$=$\frac{{U}_{5}}{{I}_{5}}$$≠\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$故第一组的电流0.55有错误；
定值电阻的阻值为：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{1.0V}{0.1A}$=10Ω；
（3）根据上面表格的数据可以得出的结论：在电阻一定时，通过导体的电流跟导体两端的电压成正比．
故答案为：【实验器材】A；
【设计实验与制定计划】①因灯泡的电阻与温度有关，即电阻是变化的，在实验时无法控制电阻不变；②丙；
【进行实验与收集证据】
（1）见上图；（2）0.5V、0.55A；10；（3）在电阻一定时，通过导体的电流跟导体两端的电压成正比．

点评 本题考查了“探究电流与电压、电阻的关系”的实验，涉及到了电源的选择、连接实物电路图、根据数据得出结论，这些知识点中尤其是连接实物电路图是最常见的内容，也是常考的内容，一定要掌握．