Question

19．【實驗名稱】探究電流與電壓、電阻的關(guān)系
【實驗器材】電壓表（0～3V，0～15V）；電流表（0～0.6A）；滑動變阻器（0～15Ω）；阻值為5Ω、10Ω的定值電阻各一個；開關(guān)一只和導(dǎo)線若干．
實驗中兩位同學(xué)商定電壓表的示數(shù)保持2V不變．為順利完成實驗，現(xiàn)有電壓為4.5V和6V的兩電池組可供選擇，則A．
A．只能選擇4.5V的電池組       B．只能選擇6V的電池組
C．兩電池組均可選用           D．須將其變成10.5V的電池組使用
【設(shè)計實驗與制定計劃】
同學(xué)們設(shè)計了如圖1所示甲、乙、丙三個電路．

①經(jīng)過討論，認(rèn)為不應(yīng)該選擇圖甲，其原因是因燈泡的電阻與溫度有關(guān)，即電阻是變化的，在實驗時無法控制電阻不變．
②為探究電流與電壓的關(guān)系，應(yīng)該選擇圖丙所示的電路．
【進(jìn)行實驗與收集證據(jù)】
（1）根據(jù)設(shè)計的電路圖，對圖2實物電路連接，小明在連接時還有部分線沒有完成，請你將實物電路連接完整（導(dǎo)線不得交叉，且要求閉合開關(guān)前滑動變阻器連入電路的電阻最大）．
（2）小明通過實驗記錄了下表格中的數(shù)據(jù)．

電壓U/V	0.5	1.0	1.5	2.0	2.4
電流I/A	0.55	0.1	0.15	0.2	0.24

其中有一組數(shù)據(jù)明顯記錄有誤的是0.5V、0.55A，小明選用的定值電阻是10Ω．
【分析與論證】
（3）根據(jù)上面表格的數(shù)據(jù)可以得出的結(jié)論是：在電阻一定時，通過導(dǎo)體的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比．

Answer 1

分析 【實驗器材】
知道定值電阻的阻值和電壓表的示數(shù)，根據(jù)歐姆定律求出此時電路中的電流，再根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出滑動變阻器兩端的電壓，
根據(jù)歐姆定律求出滑動變阻器接入電路的電阻，最后結(jié)合滑動變阻器的最大阻值即可判斷所需電源的電壓；
【設(shè)計實驗與制定計劃】①②根據(jù)電阻一定時，電流與電壓的關(guān)系判斷；
【進(jìn)行實驗與收集證據(jù)】
（1）根據(jù)電路圖將電壓表與定值電阻并聯(lián)，電流表與定值電阻串聯(lián)，滑動變阻器按一上一下的原則與開關(guān)串聯(lián)；
（2）根據(jù)$\frac{U}{I}$的比值不變，判斷錯誤的數(shù)據(jù)；
（3）根據(jù)表格的數(shù)據(jù)可以得出的結(jié)論．

解答 解：【實驗器材】
由題意可知，定值電阻與滑動變阻器串聯(lián)，
當(dāng)定值電阻的阻值最大時，滑動變阻器接入電路中的電阻最大，
此時電路中的電流大約為I=$\frac{{U}_{V}}{R}$=$\frac{2V}{10Ω}$=0.2A，
若電源的電壓U=4.5V，則滑動變阻器兩端的電壓U_滑=U-U_V=4.5V-2V=2.5V，
滑動變阻器接入電路的電阻R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω＜15Ω，此電源可用；
若電源的電壓U=6V，則滑動變阻器兩端的電壓U_滑=U-U_L=6V-2V=4V，
滑動變阻器接入電路的電阻R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{4V}{0.2A}$=20Ω＞15Ω，所以6V或大于6V的電源不可用．
故選：A．
【設(shè)計實驗與制定計劃】
①②圖甲因燈泡的電阻與溫度有關(guān)，即電阻是變化的，在實驗時無法控制電阻不變；所以實驗時不能用燈泡代替定值電阻，故圖甲不符合題意；
圖乙是兩個定值電阻并聯(lián)，不能改變定值電阻兩端的電壓，所以不能探究電流與電壓的關(guān)系，故圖乙不符合題意；
圖丙中的滑動變阻器，能夠改變電阻兩端的電壓，多測幾組數(shù)據(jù)，避免實驗結(jié)論的偶然性，故圖丙符合題意；
【進(jìn)行實驗與收集證據(jù)】
（1）根據(jù)圖丙電路圖連接實物圖，將電壓表與定值電阻并聯(lián)，電流表與定值電阻串聯(lián)，滑動變阻器按一上一下的原則與開關(guān)串聯(lián)接入電路，
由圖2可知，滑片位于最左端，要使閉合開關(guān)前滑動變阻器連入電路的電阻最大，只需將滑動變阻器的右下方接線柱與開關(guān)相連即可，如圖所示：

（2）根據(jù)$\frac{U}{I}$是定值，即電壓與電流之比為定值，$\frac{{U}_{2}}{{I}_{2}}$=$\frac{{U}_{3}}{{I}_{3}}$=$\frac{{U}_{4}}{{I}_{4}}$=$\frac{{U}_{5}}{{I}_{5}}$$≠\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$故第一組的電流0.55有錯誤；
定值電阻的阻值為：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{1.0V}{0.1A}$=10Ω；
（3）根據(jù)上面表格的數(shù)據(jù)可以得出的結(jié)論：在電阻一定時，通過導(dǎo)體的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比．
故答案為：【實驗器材】A；
【設(shè)計實驗與制定計劃】①因燈泡的電阻與溫度有關(guān)，即電阻是變化的，在實驗時無法控制電阻不變；②丙；
【進(jìn)行實驗與收集證據(jù)】
（1）見上圖；（2）0.5V、0.55A；10；（3）在電阻一定時，通過導(dǎo)體的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比．

點評 本題考查了“探究電流與電壓、電阻的關(guān)系”的實驗，涉及到了電源的選擇、連接實物電路圖、根據(jù)數(shù)據(jù)得出結(jié)論，這些知識點中尤其是連接實物電路圖是最常見的內(nèi)容，也是常考的內(nèi)容，一定要掌握．