Question

7．在採究“电流与电压、电阻的关系”的过程中，两小组同学提出了以下猜想：
小组1猜想：电流可能跟电压成正比；小组2猜想：电流可能跟电阻成反比．
（1）小组1的做法是：按如图1所示连接电路，此时开关应处于断开状态（选填“断开”或“闭合”）．
保持定值电阻和R=10Ω不变．闭合开关S后，调节滑动变阻器R'，得到多组数据如表．在分析数据的基础上得出导体中的电流I与导体两端电压U的关系式为$R=\frac{U}{I}$．

U/N	1	1.5	2	2.5	3	3.5
I/A	0.1	0.15	0.2	0.25	0.3	0.35

（2）为探究“电流与电阻的关系”小组2的同学连接了如图2所示的电路．
实验步骤为：
步骤一、断开开关，让5Ω电阻接入电路，闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表的示数为2V，把电阻值和电流表示数计入表格；
步骤二、断开开关，将5Ω电阻换成10Ω电阻，闭合开关后，当观察到电压表示数为2V，记录电流表示数和电阻值；
步骤三、仿照步骤二，再做四次实验，记录每次实验中的电流值和电阻值．
①请你根据实验目的，将步骤二补充完整．
②步骤二中，在记录电流表示数时，滑动变阻器滑片的位置比步骤一中更偏右（选 填“左”或“右”）
③小组2的同学们做实验时用三节干电池作号源，同时为了采集六组数据，从实验室借到了阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω、30Ω的六个定值电阻．已知实验室的滑动变阻器有三种型号，分别是“20Ω，2A”、“50Ω，1.5A”、“500Ω，1A”，请你通过分析实验步骤和实际操作过程得出，小组2的同学使用的滑动变阻器的型号是“50Ω 1.5A”；，选择该型号滑动变阻器的原因是实验中变阻器的最小阻值为37.5Ω，“500Ω，1A”滑动变阻器的阻值太大．

Answer 1

分析 （1）为了保护电路，在连接电路的过程中，要断开开关；电阻一定时，电流与电压成正比；
（2）探究“电流跟电压、电阻的关系”实验中，要采用控制变量法；即研究电流跟电压关系时，控制电阻不变，研究电流跟电阻关系时要保持电压不变．用小电阻替换大电阻后，电阻分压变小，电压表示数变小，为保持电阻两端电压不变，应减小滑动变阻器接入电路的阻值，减小滑动变阻器的分压，使定值电阻两端电压变大，以便保持电阻两端电压不变；根据出定值电最小时的电路电流，由串联电路特点，然后选择滑动变阻器．

解答 解：（1）为防止连接最后一根导线时电路中的电流过大、烧坏电路原件，开关应断开；由表格中的数据可知：电压与电流的比值为定值，即：$R=\frac{U}{I}$；
（2）①②将5Ω电阻换成10Ω电阻，闭合开关后发现电压表示数大于2V，为保持电压表的示数2V不变，应减小电路中的电流，即滑动变阻器的滑片向右移动增大接入电路的电阻；
③当30Ω的电阻接入电路后，电阻两端的电压为2V，则通过电阻的电流为：I=$\frac{2V}{30Ω}=\frac{1}{15}A$，此时滑动变阻器应该接入的阻值为R′=$\frac{4.5V-2V}{\frac{1}{15}A}=37.5Ω$；由于“500Ω，1A”的滑动变阻器的阻值较大，在调节的过程中，阻值变化较大，不利于实验的操作；综上所述，可知应该选择规格为“50Ω 1.5A”．
故答案为：（1）断开；$R=\frac{U}{I}$；（2）①2.5；②右；③“50Ω 1.5A”；实验中变阻器的最小阻值为37.5Ω，“500Ω，1A”滑动变阻器的阻值太大．

点评 研究导体中的电流与电阻的关系时，怎样调节才能保证导体两端的电压不变，是此题的关键．