Question

8．為了研究I與U、R的關系，小明設計了如圖1所示的電路，進行如下一系列實驗，其中有不少錯誤需改正之處，請你指出其中的錯誤之處．
（1）小明研究“導體中的電流跟電阻的關系”，過程如下：保持電源電壓不變，閉合開關，換用不同的電阻．調節滑動變阻器滑片位置，記錄對應的電流表示數和電阻值，填表：

	1	2	3
R/Ω	5	10	15
I/A	0.3	0.2	0.1

由此，小明得出結論：導體中的電流跟電阻不成反比，讓我們來討論如下問題：
①上述過程中的主要錯誤之處是未保證電阻兩端電壓一定．
②電路怎樣改動會更好？請在圖2方框中畫出改好的電路圖．
（2）在你的幫助下，小明改進了實驗，得出歐姆定律．小明認為：“根據歐姆定律，可得R=$\frac{U}{I}$，這說明在電流相同的情況下，同一導體的電阻與該導體兩端的電壓成正比．”這種說法是錯誤的，因為導體的電阻是導體本身的一種性質，不隨電壓的變化而變化．
（3）電流表、電壓表示數如圖3所示，小明算出小燈泡的電阻為5Ω；若小明算出的電阻為1Ω，則小明可能讀錯了電流表的量程．

Answer 1

分析 （1）研究“導體中的電流跟電阻的關系”，應保證導體兩端的電壓不變，電壓表應并聯在電阻兩端；
（2）電阻是導體的一種性質，與導體兩端的電壓無關．
（3）由圖3根據電表的小量程讀數，根據歐姆定律求電阻的大小，比較計算結果與1歐姆，分析錯誤的原因所在；

解答 解：（1）①研究“導體中的電流跟電阻的關系”，應保證導體兩端的電壓不變，由表中數據，根據U=IR知，第2次電壓表示數與其它兩次不相等，即未保證電阻兩端電壓一定；
②原題中電路電壓表測的是滑動變阻器兩端的電壓，電壓表應并聯在電阻兩端，電路圖如下圖所示：

（2）電阻是導體的一種屬性，大小與導體的長度、材料、橫截面積、溫度有關，與導體兩端的電壓無關．該同學認為：根據歐姆定律，可得R=$\frac{U}{I}$，這說明在電流相同的情況下，同一導體的電阻與該導體兩端的電壓成正比，這種說法是錯誤的；
（3）由圖3可知，電壓表小量程分度值為0.1V，電壓為2.5V；電流表小量程分度值為0.02A，電流為0.5A，由歐姆定律知：電阻應為R=$\frac{U}{I}=\frac{2.5V}{0.5A}$═5Ω．而他的計算結果為1歐姆，是他誤將電流表的量程誤當做3A，認為電流為2.5A，R=$\frac{U}{I}=\frac{2.5V}{2.5A}$═1Ω，因此錯誤，錯誤的原因是讀錯了電流表的量程．
故答案為：
（1）①未保證電阻兩端電壓一定；②如上圖所示；
（2）錯誤；性質；電壓；　
（3）5；電流．

點評 本 題研究I與U、R的關系，考查控制變量法的運用、電路的連接、影響電阻大小的因素、電阻的測量及常見讀數錯誤的分析等知識，屬于中等難度的題目．