Question

18．小剛和小軍在探究“電流與電壓、電阻的關(guān)系”實驗中，老師提供的實驗器材有：電源（電壓恒為4.5V），電流表、電壓表各一個，開關(guān)一個，四個定值電阻（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω），滑動變阻器（規(guī)格為“20Ω 2A”），導線若干．
（1）小剛探究“電流與電壓的關(guān)系”，該實驗中滑動變阻器的作用除了保護電路外，其作用主要是改變定值電阻兩端的電壓．
（2）實驗中，所測的數(shù)據(jù)如表一所示．由表一數(shù)據(jù)可得：電阻一定時，電流和電壓成正比．
表一：

R1=10Ω	電壓U/V	1	2	3
	電流I/A	0.1	0.2	0.3

表二：

U=3V	電阻R1/Ω	5	10	15
	電流I/A	0.6	0.3	0.2

（3）小軍探究“電流與電阻的關(guān)系”，所測的數(shù)據(jù)如表二所示．
①請依據(jù)表格中的數(shù)據(jù)和電路圖分析，將電阻由5Ω換成10Ω，閉合開關(guān)進行實驗時，應向右（填“左”或“右”）移動滑片P，使電壓表的示數(shù)保持3V不變，記錄電流值．
②當將20Ω的電阻接入電路，記錄第四組數(shù)據(jù)時，R₁與R₂的電功率之比是2：1．

Answer 1

分析 （1）在研究導體中的電流與電壓的關(guān)系時，要保持導體的電阻不變，利用滑動變阻器來改變導體兩端的電壓．
（2）根據(jù)控制變量法的思想分析表中電阻值和電流值的變化情況，從而得出電流隨電阻的變化關(guān)系．
（3）①在探究電流與電阻之間的關(guān)系時應控制電阻兩端的電壓不變，將AB間電阻由5Ω換成10Ω時電路中的總電阻變大，電路中的電流變小，滑動變阻器兩端的電壓變小，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點可知定值電阻兩端的電壓變大，為保持定值電阻兩端的電壓不變，應減小電路中的電流，增大滑動變阻器接入電路的電阻．
②根據(jù)R₁與R₂中的電流與電壓，表示出兩電阻的功率，求比值．

解答 解：（1）該實驗中滑動變阻器的作用除了保護電路外，其主要作用是改變電阻兩端的電壓；
（2）從表一中數(shù)據(jù)可以看出，電壓一定時，導體的電阻增大為原來的幾倍，通過電阻的電流變?yōu)樵瓉淼膸追种�一�?br />故可得結(jié)論：電壓一定時，導體中的電流與導體電阻成反比．
（3）①探究電流與電阻之間的關(guān)系時，應控制定值電阻兩端的電壓3V不變；
將電阻由5Ω換成10Ω時，電路中的電流變小，滑動變阻器兩端的電壓變大，電壓表的示數(shù)變小，為保持定值電阻兩端的電壓不變，因減小電路中的電流，增大滑動變阻器接入電路的電阻，即滑片向右移動．
②由題意可知將20Ω的電阻接入電路中后，應使R₁兩端電壓：U₁=3V，則R₂兩端電壓U₂=U-U₁=4.5V-3V=1.5V；因R₁與R₂串聯(lián)，兩導體中電流相等，即：I₁=I₂；
故：p₁：P₂=U₁I₁：U₂I₂=2U₂I₁：U₂I₂=2：1．
故答案為：（1）改變定值電阻兩端的電壓；（2）電阻一定時，電流和電壓成正比；（3）右；3；2：1．

點評 解決本題的關(guān)鍵：一是知道滑動變阻器在本實驗中的作用和使用，二是會根據(jù)控制變量法設(shè)計實驗和分析實驗數(shù)據(jù)得出結(jié)論．