Question

3．在探究“電流、電壓、電阻三個物理量之間的變化關系”的實驗中：

（1）由于電路中電流的大小受多種因素的影響，所以我們在探究某一因素變化對電流的影響時，必須保持其它因素不變，采用的實驗方法為控制變量法．
（2）在探究電壓一定，電流與電阻關系時，某小組使用5Ω、10Ω和20Ω的定值電阻，采用了如圖1的電路進行實驗，請在圖2中根據電路圖將實物圖連接完整．（要求：滑片向右移時，電路中電流變大）
（3）連接好電路后，閉合開關，發現電壓表無示數，電流表有示數，出現這種現象可能的原因是：定值電阻短路．
（4）排除故障后他們首先把5Ω電阻接入電路進行實驗，電流表示數如圖3所示，則電阻R兩端的電壓是2V；然后他們依次換用10Ω、15Ω的電阻繼續研究，則這兩次實驗相同的操作要素是調節滑動變阻器，保持電阻兩端電壓為2V．
（5）該小組根據實驗數據繪制的圖象，其中表示電壓不變時，電流隨電阻變化的圖象是其中的圖4（填“4”或“5”）
（6）另一小組也在探究導體中的電流與導體電阻的關系，他們采用了如圖6的電路．先后用5Ω、10Ω和20Ω的定值電阻接入電路的a、b兩點間，閉合開關S，分別讀出電流表示數填入如表．得到了如下的實驗數據．

電阻（Ω）	5	10	20
電流（A）	0.4	0.3	0.2

請分析發生錯誤的原因：未控制電阻兩端的電壓不變造成的．

Answer 1

分析 （1）電流的大小與電壓和電阻有關，所以我們在探究其中一個因素變化對電流的影響時，必須保持另一個因素不變，這就是控制變量法；
（2）電壓表與被測電阻并聯，滑動變阻器按一上一下的原則串聯在電路中，滑片向右滑時電路中的電流變大，說明滑動變阻器接入電路中的電阻變小，即右下方接線柱必須接入電路中；
（3）燈泡不亮，可能是開路、短路或通過的電流太小；電流表有示數，說明整個電路是通路；電壓表無示數，說明燈泡短路或其它元件開路；
（4）由圖讀出電流表的示數I，已知電阻值R=5Ω，由U=IR可求出電阻兩端電壓；探究通過電阻的電流與電阻大小的關系，應控制電阻兩端的電壓不變；
（5）電壓不變時，導體中的電流與導體的電阻成反比，所以圖象為反比例函數；
（6）要“導體中的電流跟導體的電阻成反比”的關系時，應控制電阻兩端的電壓不變，改變電阻的阻值．

解答 解：（1）電流與電壓和電阻有關，探究與某一因素的關系時，應保持另一個因素不變，用到控制變量法；
（2）探究“通過導體的電流與電阻的關系”的實驗中，滑動變阻器要與定值電阻串聯，采取“一上一下”的連接方式，滑片向右滑時電路中的電流變大，說明滑動變阻器接入電路中的電阻變小，即右下方接線柱必須接入電路中；采用了如圖1的電路進行連接，如下圖所示：

（3）電路連接正確，電流表有示數表示電路是通路，電壓表無示數說明是定值電阻短路；
（4）由圖知：電流表量程是0.6A，最小分度值是0.02A，由圖讀出電流表示數I=0.4A，已知電阻值R=5Ω，則電阻R兩端的電壓U=IR=0.4A×5Ω=2V，依次換用10Ω、15Ω的電阻繼續研究，則這兩次實驗相同的操作要素是：調節滑動變阻器，保持電阻兩端電壓為2V．
（5）電壓不變時，導體中的電流與導體的電阻成反比，所以圖象為反比例函數，即圖4；
（6）要“導體中的電流跟導體的電阻成反比”的關系時，應控制電阻兩端的電壓不變，
由U=IR可知，表格中數據對應電阻兩端的電壓不同，
所以，電流跟電阻不成反比是因為未控制電阻兩端的電壓不變造成的．
故答案為：（1）控制變量法；（2）如上圖；（3）定值電阻短路；（4）2；調節滑動變阻器，保持電阻兩端電壓為2V；（5）4；（6）未控制電阻兩端的電壓不變造成的．

點評 本題考查了探究“電流、電壓、電阻三個物理量之間的變化關系”的實驗，涉及到串聯電路特點和歐姆定律、滑動變阻器的正確使用，明確實驗中控制變量法的應用是關鍵．