Question

15．某班在探究“電流與電壓和電阻的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，分成了兩大組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究：

（1）甲實(shí)驗(yàn)小組為了研究“電阻中的電流與電壓的關(guān)系”設(shè)計(jì)了如圖所示的電路．
a．請(qǐng)你指出他們?cè)陔娐愤B接上的三處錯(cuò)誤：①電壓表量程選大了，②電流表“+”“-”接線柱錯(cuò)了，③滑動(dòng)變阻器同時(shí)接上面兩個(gè)接線柱．
b．該實(shí)驗(yàn)小組在器材選擇上有一個(gè)元件選擇是錯(cuò)誤的，是燈泡，應(yīng)換成定值電阻，理由是：燈泡電阻隨溫度變化而變化．

接入的電阻	R1	R2	R3	R4
電阻R/Ω	5Ω	10	15	20
電流I/A	1.00	0.50

（2）乙實(shí)驗(yàn)小組探究為了“電阻中的電流與電阻的關(guān)系”特選擇了以下器材：學(xué)生電源、開關(guān)1個(gè)、滑動(dòng)變阻器R₀一個(gè)、導(dǎo)線若干、四個(gè)定值電阻（R₁=5Ω、R₂=10Ω、R₃=15Ω、R₄=20Ω），但是由于粗心少領(lǐng)了一只電壓表，多領(lǐng)了一只電流表．同學(xué)們通過(guò)思考討論設(shè)計(jì)出了如圖2所示的電路圖，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)之前老師特別強(qiáng)調(diào)他們注意用控制變量法）．實(shí)驗(yàn)步驟如下：
a．先將各元件按電路圖正確連接，接入的定值電阻分別為R₁=5Ω、R₂=10Ω，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，讀出電流表的示數(shù)記如表：
b．把定值電阻R₂換成R₃，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電流表A₁的示數(shù)保持1A不變，記下對(duì)應(yīng)電流表A₂的示數(shù)，填入表格中（請(qǐng)你幫他們完整這一步的操作）；
c．再把R₃換成R₄，按上一步的操作進(jìn)行調(diào)節(jié)，并記下對(duì)應(yīng)電流表的示數(shù)，填入表格中；
d．分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論：當(dāng)電阻兩端電壓一定時(shí)，通過(guò)電阻的電流與電阻成反比．

Answer 1

分析 （1）實(shí)驗(yàn)時(shí)電表應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)牧砍�；電表正�?fù)接線柱不要接反；滑動(dòng)變阻器應(yīng)接一上一下兩個(gè)接線柱；探究電流與電壓的關(guān)系，應(yīng)保持電阻阻值不變．
（2）探究電阻中的電流與電阻的關(guān)系時(shí)，需控制電阻兩端電壓不變，因此先根據(jù)表格中數(shù)據(jù)計(jì)算出通過(guò)R₁的電流，然后調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電流表A₁的示數(shù)保持不變，再根據(jù)I=$\frac{U}{R}$求出電流表A₂的示數(shù)；運(yùn)用控制變量法找出表格各物理量的關(guān)系．

解答 解：（1）a．由電路圖可知，電路存在以下錯(cuò)誤：①電壓表量程選大了；②電流表“+”“-”接線柱錯(cuò)了；③滑動(dòng)變阻器同時(shí)接上面兩個(gè)接線柱，滑動(dòng)變阻器接線柱接錯(cuò)了．
b．探究電流與電壓的關(guān)系，應(yīng)控制電阻阻值不變，由于燈泡電阻隨溫度變化而變化，不是定值，因此實(shí)驗(yàn)時(shí)不能用燈泡做電阻，應(yīng)更換成定值電阻．
（2）b．探究電阻中的電流與電阻的關(guān)系時(shí)，需控制電阻兩端電壓不變，因此調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電流表A₁的示數(shù)保持1A不變，此時(shí)電流表A₂的示數(shù)：I₂=$\frac{U}{{R}_{3}}$=$\frac{5Ω×1A}{15Ω}$=0.33A；如下表所示
c．當(dāng)把R₃換成R₄時(shí)，電流表A₂的示數(shù)：I₂′=$\frac{U}{{R}_{4}}$=$\frac{5Ω×1A}{20Ω}$=0.25A，如下表所示

接入的電阻	R1	R2	R3	R4
電阻R/Ω	5Ω	10	15	20
電流I/A	1.00	0.50	0.33	0.25

d．分析表格中的數(shù)據(jù)可得出的結(jié)論：當(dāng)電阻兩端電壓一定時(shí)，通過(guò)電阻的電流與電阻成反比．
故答案為：（1）a．①電壓表量程選大了；②電流表“+”“-”接線柱錯(cuò)了；③滑動(dòng)變阻器同時(shí)接上面兩個(gè)接線柱；b．燈泡；定值電阻；燈泡電阻隨溫度變化而變化；（2）b．調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電流表A₁ 的示數(shù)保持1A不變；d．當(dāng)電阻兩端電壓一定時(shí)，通過(guò)電阻的電流與電阻成反比．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了學(xué)生對(duì)電流表、電壓表和滑動(dòng)變阻器正確使用的掌握情況，以及實(shí)驗(yàn)前開關(guān)的狀態(tài)；側(cè)重考查了控制變量法的應(yīng)用．小燈泡的電阻與溫度有關(guān)是解決本題的關(guān)鍵．