Question

6．某實驗小組的同學探究電流與電壓的關系時，用到如下器材，電源1個，電流表、電壓表、滑動變阻器、定值電阻、開關各1個，導線若干，設計的電路如圖甲所示．

（1）請根據(jù)圖甲所示電路圖，將圖乙所示的實物電路連接完整（導線不允許交叉）
（2）這個實驗使用了控制變量法，其中被控制不變的量是電阻R₁；滑動變阻器R₂除了保護電路外，還有一個主要作用是改變電路中電流，從而改變R₁兩端的電壓．
（3）該小組連好電路后，閉合開關，當調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片時，他們發(fā)現(xiàn)電壓表和電流表的示數(shù)變化相反，已知實驗中使用的電源是穩(wěn)壓電源，電源兩端電壓保持不變，則出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因可能是電壓表接到了滑動變阻器的兩端．
（4）將電路連接正確后，下面是他們獲取的一組實驗數(shù)據(jù)，則實驗中他們選用的定值電阻阻值為5Ω．
（5）請你根據(jù)表數(shù)據(jù)在圖丙坐標上畫出電流隨電壓變化的圖象

實驗次數(shù)	1	2	3	4	5
U/V	0.8	1.2	1.8	2.0	2.2
I/A	0.16	0.24	0.36	0.40	0.44

（6）分析表中的數(shù)據(jù)或圖象，你能得出的探究結論是在電阻一定的情況下，通過導體的電流與導體兩端的電壓成正比．
（7）若該實驗小組還利用此電路探究“通過導體的電流與導體電阻的關系”時，除了更換定值電阻外，還應控制定值電阻兩端的電壓不變．

Answer 1

分析 （1）本實驗中變阻器、定值電阻、電流表串聯(lián)，電壓表測定值電阻兩端電壓；
（2）由于電流跟電壓和電阻均有關，因此在“探究電流與電壓的關系時”實驗中，應控制導體的電阻大小不變；滑動變阻器的作用有：①是改變用電器兩端的電壓；②是改變通過用電器的電流；③是保護電路，結合本實驗可知此時滑動變阻器的作用；
（3）根據(jù)歐姆定律，電阻一定的時候，電流和電壓成正比，現(xiàn)在題中電流和電壓成反比，說明電壓表不是測量定值電阻兩端的電壓，測得是滑動變阻器兩端的電壓；
（4）結合題中表格中的數(shù)據(jù)計算定值電阻的阻值；
（5）根據(jù)表格中的電流和電壓值描點作圖；
（6）根據(jù)表格數(shù)據(jù)，可以知道在電阻一定時，電壓越大，電流越大；
（7）根據(jù)控制變量法分析解答．

解答 解：
（1）探究電流與電壓的關系中，變阻器、定值電阻、電流表串聯(lián)，電壓表測定值電阻兩端電壓，根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知電表都使用小量程．如圖所示：
；
（2）探究電流與電壓的關系時，被控制的變量是電阻R₁；
滑動變阻器R₁的作用是改變電路中電流大小，從而改變電阻R₁兩端的電壓，達到多次測量的目的；
（3）調(diào)節(jié)變阻器的滑片時，他們發(fā)現(xiàn)電壓表和電流表的示數(shù)變化相反，因為電源電壓穩(wěn)定，故電壓表不是測量定值電阻兩端的電壓．那么電壓表所測的滑動變阻器兩端電壓；
（4）由I=$\frac{U}{R}$，根據(jù)表中第一組數(shù)據(jù)可得定值電阻的阻值：
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{0.8V}{0.16A}$=5Ω；
（5）根據(jù)表格中數(shù)據(jù)描點連線可得電流隨電壓變化的圖象如下圖：
；
（6）由圖象，I與U的圖象是正比例圖象，即：在電阻一定時，通過電阻的電流與其兩端的電壓成正比；
（7）根據(jù)控制變量法，探究通過導體的電流與導體電阻的關系時，應控制定值電阻兩端電壓不變．
故答案為：
（1）見上圖；
（2）電阻R₁；改變電路中電流，從而改變R₁兩端的電壓；
（3）電壓表接到了滑動變阻器的兩端；
（4）5；
（5）圖象見上；
（6）在電阻一定的情況下，通過導體的電流與導體兩端的電壓成正比
（7）定值電阻兩端的電壓．

點評 本題是對探究電流、電壓和電阻三者之間的關系實驗，考查了電路連接、變阻器作用、圖象及其圖象分析等，著重考查控制變量法的運用能力．