Question

7．探究电流与电压的关系

[实验器材]电压表、电流表、三种不同规格的滑动变阻器（A：“10Ω 1.5A”、B：“20Ω 1A”、C：“50Ω 1A”）、开关、新干电池三节、定值电阻R=10Ω、导线若干．
[制定计划与设计实验]
（1）请依照如图所示的电路图，用笔画线代替导线，将图中电路连接完整，要求滑动变阻器的滑片P向左滑时，电流表示数变大．导线不能交叉；
[进行实验与收集证据]
（2）小莲按要求正确连接电路，且电路元件完好．实验过程中，发现电压表指针偏转到满刻度外的位置，其原因可能是定值电路断路（任意写出一个）
（3）小莲在实验中通过调节滑动变阻器滑片．测出通过电阻R的不同电流和对应的电压值．如表所示：

U/V	1.0	2.0	3.0
I/A	0.1	0.2	0.3

要测出表格中的实验数据，实验时所用的滑动变阻器规格为C（选填规格的编号即可）
[实验结论]
（4）通过上表中的数据．我们可以得出：当电阻不变时，电流与电压成正比．

Answer 1

分析 （1）根据题目要求，连接电路；
（2）正确连接电路后，闭合开关，发现电压表指针偏转到满刻度的位置，原因可能是：闭合开关前没将滑动变阻器滑片移动阻值最大处或者是定值电路断路；
（3））①由描点法可得出U-I图象，即在坐标上找到每组电流、电阻值对应的点，然后用线连点即可；
②由图象可知，电压与电流成正比，由表中数据找出电压与对应的电流，由欧姆定律可求出导体电阻；
（4）当R两端电压最小时，电流最小，电路中总电阻最大，根据欧姆定律计算变阻器此时连入阻值，从而确定变阻器的规格．

解答 解：（1）当滑动变阻器的滑片P向左移动时，要求电路中的电流变大，则滑动变阻器接入电路的阻值变小，因此滑动变阻器应将左下角接线柱接入电路；电源为三节干电池，电源电压为4.5V，电路中的最大电流为I=$\frac{U}{R}$=$\frac{4.5V}{10Ω}$=0.45A，电流表选择0～0.6A量程，如图所示；

（2）闭合开关后，电压表偏转至满刻度的原因可能是：定值电阻断路、滑动变阻器接入电路的阻值太小等；
（3）根据题意可知，电源电压U=3×1.5V=4.5V；
根据表格数据可知，定值电阻两端的最小电压为1V，最小电流为0.1A；
定值电阻和滑动变阻器串联接入电路，当R两端电压最小时，电流最小，电路中总电阻最大，滑动变阻器接入电路中的阻值最大；
此时变阻器连入的阻值：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{4.5V-1V}{0.1A}$=35Ω，
所以实验时选用的变阻器规格是：50Ω 1A；
（4）分析表中数据可知，当电阻不变时，电流与电压成正比．
故答案为：
（1）如图所示；（2）定值电路断路；（3）C；（4）当电阻不变时，电流与电压成正比．

点评 解决本题的关键：一是连接实物电路图时，开关断开，滑动变阻器的滑片移到最大阻值处，电压表根据电源电压选量程，电流表根据电路中最大电流选量程；
二是具备能够用描点法绘制图象，从图象上分析物理量的变化规律的能力；三是理解额定功率的物理意义，会测量用电器的额定功率．