Question

小伟想验证“在电压不变时，导体中通过的电流跟导体的电阻成反比”的关系，他采用了如图1所示的电路图，实验中他选用的定值电阻分别是5Ω、10Ω、15Ω，电源由两节新的于电池组成，滑动变阻器的阻值范围是0～15Ω．

（1）请按照电路图并选择合适的量程，用笔画线代替导线将图2中的实物连接完整；
（2）连接电路时开关应处于

 

状态，滑动变阻器的滑片应滑至

 

端（选填“C”或“D”）；
（3）小伟在实验过程中始终保持滑动变阻器的滑片位置不变，先后在M、N间换上5Ω、10Ω和15Ω的电阻，并记录电流表的示数．结果他发现通过电阻R的电流和电阻R的阻值不成反比，则造成这种现象的原因是

 

．

Answer 1

分析：（1）在此题中，电压表的量程看电源电压，电流表的量程要以电路中可能出现的最大电流值为选择的依据．连接电路时，要注意电流表、电压表的正负接线柱．
（2）连接电路时，要注意开关的状态，滑片P的位置．
（3）研究电流与电阻的关系时，要控制导体两端的电压相同，从这个角度来分析造成结论不正确的原因．

解答：解（1）此题中由于电源是由两节干电池组成，故电源电压为3V，所以，电压表的量程选0～3V．当滑动变阻器接入电路的电阻为零，定值电阻的阻值为5Ω时，电路中的电流最大．此时I_大=

U

I

=

3V

5Ω

=0.6A，也不超过0.6A，所以电流表的量程选择0～0.6A．故连接电路图如下：

（2）在连接电路时，为了保护用电器与电源，开关要处于断开状态，滑片P位于最大阻值处即：C点．
（3）在滑动变阻器的电阻值Rp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，使整个电路的电阻值R总增大．利用公式I=

U

R

可知，电路中的总电流I减小．此时滑动变阻器两端的电压Up=IRp，由于Rp不变，I减小，导致了Up的减小，而定值电阻两点之间的电压等于总电压减去滑动变阻器两端的电压，由于滑动变阻器两端的电压减小导致了定值电阻两点之间的电压增大．而在研究电流与电阻的关系时，要控制导体两端的电压相同，他没有调节滑动变阻器的滑片，使几次测量的电压保持一定（相同）．
故答案为：（1）见上图
（2）断开；C
（3）他没有控制导体两端的电压保持不变

点评：利用控制变量法来研究电流与导体电阻的关系时，定值电阻的改变，可以使其两端的电压改变，要注意到这个细节．