Question

5．在探究電流與電壓、電阻的關(guān)系中：
【提出問題】通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端電壓及導(dǎo)體電阻的大小有什么關(guān)系？
【猜想】導(dǎo)體兩端的電壓一定時(shí)，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比．
【實(shí)驗(yàn)器材】電源（電壓恒為4.5V），電流表、電壓表各一只，開關(guān)一個(gè)，三個(gè)定值電阻
（5Ω、10Ω、15Ω），三只滑動(dòng)變阻器（10Ω 1.5A、20Ω 1.5A、50Ω 1A），導(dǎo)線若干．
【實(shí)驗(yàn)過程】
（1）在圖2虛線框內(nèi)畫出如圖1所示實(shí)物圖的電路圖．

（2）小思按圖正確連接電路后，閉合開關(guān)前，應(yīng)把滑動(dòng)變阻器的滑片滑到最右端（選填“左”或“右”），閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)為0，電壓表指針超過量程．你認(rèn)為造成這一現(xiàn)象的原因是電阻處斷路．
（3）小涵在探究時(shí)，先將5Ω的電阻連入電路中，閉合開關(guān)，移動(dòng)滑片，使電壓表的示數(shù)為1.5V，并記下電流值．接著斷開開關(guān)，取下5Ω電阻，改接10Ω的電阻（滑動(dòng)變阻器滑片位置未動(dòng)），當(dāng)他接入10Ω電阻后，閉合開關(guān)，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器滑片向右端移動(dòng)（選填“左”或“右”），直至電壓表示數(shù)為1.5V，再次記下電流值．
（4）接著小涵換用15Ω的電阻重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，得到了表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)得出：

電阻R/Ω	5	10	15
電流 I/A	0.30	0.15	0.10

導(dǎo)體兩端的電壓一定時(shí)，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比．
（5）小涵實(shí)驗(yàn)時(shí)所選擇的滑動(dòng)變阻器規(guī)格是50Ω、1A．

Answer 1

分析 （1）由實(shí)物圖可知，定值電阻、滑動(dòng)變阻器、電流表、開關(guān)串聯(lián)，電壓表測(cè)量定值電阻兩端電壓．
（2）連接電路時(shí)，開關(guān)處于斷開狀態(tài)和滑動(dòng)變阻器處于最大阻值處都能保護(hù)電路；電流表的指針幾乎不動(dòng)，說明電路是開路；電壓表的指針有明顯的偏轉(zhuǎn)，說明電壓表通過電流表和定值電阻與電源兩極相連，因此定值電阻處出現(xiàn)開路．
（3）定值電阻變大時(shí)，兩端電壓相應(yīng)變大，為保持電壓一定，必須調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片，使其接入電路電阻相應(yīng)變化．
（4）實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖翘骄侩娏髋c電壓、電阻的關(guān)系，因此要用到控制變量法，把握表中數(shù)據(jù)的相同點(diǎn)與不同點(diǎn)是得出結(jié)論的入手點(diǎn)．
（5）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，利用U=IR可知定值電阻兩端電壓，然后根據(jù)滑動(dòng)變阻器兩端電壓和電路中最小的電流求出滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，即可選擇出符合要求的滑動(dòng)變阻器．

解答 解：（1）從正極開始，依次連接開關(guān)、定值電阻、電流表、滑動(dòng)變阻器，然后回到負(fù)極，電壓表并聯(lián)在定值電阻兩端；

（2）連接電路時(shí)，為防止電流過大燒壞電路元件、保護(hù)電路開關(guān)處于斷開狀態(tài)，滑動(dòng)變阻器處于最大阻值處，即最右端；電流表無示數(shù)，說明電路中可能出現(xiàn)了斷路；又因?yàn)殡妷罕碇羔樣忻黠@偏轉(zhuǎn)，說明電壓表所并聯(lián)部分即定值電阻斷路．
（3）將5Ω電阻換成10Ω電阻、阻值變大分得電壓變大，為控制定值電阻兩端電壓為1.5V，應(yīng)向右滑動(dòng)變阻器的滑片，增大滑動(dòng)變阻器分得電壓．
（4）在表中，導(dǎo)體兩端的電壓1.5V一定，導(dǎo)體的電阻從5Ω到10Ω，再到15Ω，相對(duì)應(yīng)的，導(dǎo)體中的電流從0.30A到0.15A再到0.10A，電阻增加幾倍，電流變?yōu)樵瓉淼膸追种�一倍，故得結(jié)論：電壓一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體的電阻成反比．分析表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出：導(dǎo)體兩端的電壓一定時(shí)，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比．
（5）由I=$\frac{U}{R}$得，
定值電阻兩端電壓：U_R=IR=0.1A×15Ω=1.5V；
因?yàn)榇��?lián)電路兩端電壓等于各部分電壓之和，所以滑動(dòng)變阻器兩端電壓：U_滑=4.5V-1.5V=3V，
則滑動(dòng)變阻器接入電路的最大阻值：R=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{最小}}$=$\frac{3V}{0.1A}$=30Ω．
故選50Ω、1A的滑動(dòng)變阻器．
故答案為：（1）電路圖如上；（2）右；電阻處斷路；（3）右；電壓表示數(shù)為1.5V；（4）反；（5）50Ω、1A．

點(diǎn)評(píng) 研究導(dǎo)體中的電流與電阻的關(guān)系時(shí)，怎樣調(diào)節(jié)才能保證導(dǎo)體兩端的電壓不變，是此題的重點(diǎn)．