Question

6．某实验小组的同学探究电流与电压的关系时，用到如下器材，电源1个，电流表、电压表、滑动变阻器、定值电阻、开关各1个，导线若干，设计的电路如图甲所示．

（1）请根据图甲所示电路图，将图乙所示的实物电路连接完整（导线不允许交叉）
（2）这个实验使用了控制变量法，其中被控制不变的量是电阻R₁；滑动变阻器R₂除了保护电路外，还有一个主要作用是改变电路中电流，从而改变R₁两端的电压．
（3）该小组连好电路后，闭合开关，当调节滑动变阻器的滑片时，他们发现电压表和电流表的示数变化相反，已知实验中使用的电源是稳压电源，电源两端电压保持不变，则出现这一现象的原因可能是电压表接到了滑动变阻器的两端．
（4）将电路连接正确后，下面是他们获取的一组实验数据，则实验中他们选用的定值电阻阻值为5Ω．
（5）请你根据表数据在图丙坐标上画出电流随电压变化的图象

实验次数	1	2	3	4	5
U/V	0.8	1.2	1.8	2.0	2.2
I/A	0.16	0.24	0.36	0.40	0.44

（6）分析表中的数据或图象，你能得出的探究结论是在电阻一定的情况下，通过导体的电流与导体两端的电压成正比．
（7）若该实验小组还利用此电路探究“通过导体的电流与导体电阻的关系”时，除了更换定值电阻外，还应控制定值电阻两端的电压不变．

Answer 1

分析 （1）本实验中变阻器、定值电阻、电流表串联，电压表测定值电阻两端电压；
（2）由于电流跟电压和电阻均有关，因此在“探究电流与电压的关系时”实验中，应控制导体的电阻大小不变；滑动变阻器的作用有：①是改变用电器两端的电压；②是改变通过用电器的电流；③是保护电路，结合本实验可知此时滑动变阻器的作用；
（3）根据欧姆定律，电阻一定的时候，电流和电压成正比，现在题中电流和电压成反比，说明电压表不是测量定值电阻两端的电压，测得是滑动变阻器两端的电压；
（4）结合题中表格中的数据计算定值电阻的阻值；
（5）根据表格中的电流和电压值描点作图；
（6）根据表格数据，可以知道在电阻一定时，电压越大，电流越大；
（7）根据控制变量法分析解答．

解答 解：
（1）探究电流与电压的关系中，变阻器、定值电阻、电流表串联，电压表测定值电阻两端电压，根据表格数据可知电表都使用小量程．如图所示：
；
（2）探究电流与电压的关系时，被控制的变量是电阻R₁；
滑动变阻器R₁的作用是改变电路中电流大小，从而改变电阻R₁两端的电压，达到多次测量的目的；
（3）调节变阻器的滑片时，他们发现电压表和电流表的示数变化相反，因为电源电压稳定，故电压表不是测量定值电阻两端的电压．那么电压表所测的滑动变阻器两端电压；
（4）由I=$\frac{U}{R}$，根据表中第一组数据可得定值电阻的阻值：
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{0.8V}{0.16A}$=5Ω；
（5）根据表格中数据描点连线可得电流随电压变化的图象如下图：
；
（6）由图象，I与U的图象是正比例图象，即：在电阻一定时，通过电阻的电流与其两端的电压成正比；
（7）根据控制变量法，探究通过导体的电流与导体电阻的关系时，应控制定值电阻两端电压不变．
故答案为：
（1）见上图；
（2）电阻R₁；改变电路中电流，从而改变R₁两端的电压；
（3）电压表接到了滑动变阻器的两端；
（4）5；
（5）图象见上；
（6）在电阻一定的情况下，通过导体的电流与导体两端的电压成正比
（7）定值电阻两端的电压．

点评 本题是对探究电流、电压和电阻三者之间的关系实验，考查了电路连接、变阻器作用、图象及其图象分析等，着重考查控制变量法的运用能力．