Question

6．某同学用如图所示的电路验证在电压不变时，导体中的电流跟导体的电阻成反比的关系．
先后用5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、30Ω和50Ω六个定值电阻接入电路的a、b两点间，闭合开关S，读出电流表示数填入下表．由实验数据可以看出电流与电阻不成反比．

R/Ω	5	10	15	20	30	50
I/A	0.4	0.3	0.24	0.2	0.15	0.1

（1）请分析发生错误的原因．
（2）请你仍然用以上六个定值电阻进行实验，验证“在导体两端电压不变时，导体中的电流跟导体的电阻成反比”，请设计一种方法，画出电路图，简要写出实验步骤．（可以按需要添加器材）

Answer 1

分析 （1）在研究电流与电阻关系时，控制电压一定的方法是：串联一个滑动变阻器，在更换定值电阻后，调节滑片，使定值电阻两端的电压保持一定．如果实验中更换了定值电阻后，没有调节滑动变阻器的滑片，定值电阻两端的电压就会发生变化，这样电流与电阻就不成反比了．
（2）滑动变阻器在实验中的作用是使定值电阻两端的电压保持一定，所以要把滑动变阻器与定值电阻串联；电压表并联在电阻两端，据此分析步骤．

解答 解：（1）电阻由5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、30Ω、50Ω，电阻变为原来的2、3、4、6、10倍，电流不是减小为原来的$\frac{1}{2}$、$\frac{1}{3}$、$\frac{1}{4}$、$\frac{1}{6}$、$\frac{1}{10}$等，所以由数据不能得到电流跟电阻成反比，这与欧姆定律不相符，原因是a、b两点间电压发生变化，根据控制变量法可知：在研究电流与电阻关系时，没有控制住变量电压．
（2）验证在电压不变时，导体中的电流跟导体的电阻成反比的实验，应保持电阻两端的电压，只改变导体的电阻，观察导体中的电流，故需要利用电压表并联在ab两端；如图：

步骤：换电阻的同时，调节滑动变阻器滑片位置，使定值电阻两端电压始终一定
答：（1）在研究电流与电阻关系时，没有控制住变量电压．
（2）如图，换电阻的同时，调节滑动变阻器滑片位置，使定值电阻两端电压始终一定．

点评 本题考查研究电流与电压阻关系的实验；研究电流与电压关系时要控制电阻一定，研究电流与电阻关系时要控制电压一定．研究电流与电压关系时，控制电阻一定的方法是使用同一个定值电阻进行实验，滑动变阻器串联在电路中起的作用是改变定值电阻两端的电压和保护电路；研究电流与电阻的关系时，控制电压一定的方法是，串联一个滑动变阻器，调节滑片，滑动变阻器串联在电路中起的作用是使定值电阻两端的电压保持一定和保护电路．