Question

5．探究電流與電壓的關系．用到的實驗器材有：電壓表、電流表、三種不同規格的滑動變阻器（A：“10Ω 1.5A”、B：“20Ω 1A”、C：“50Ω 1A”）、開關、新干電池三節、定值電阻的阻值是10Ω、導線若干．
（1）小明連接成的電路如圖所示，他連接的電路中存在連線錯誤，只需改動一根導線，即可使連線正確．請在接錯的導線上打“×”，并用筆畫線代替導線畫出正確的接法．
（2）排除故障后實驗時，閉合開關前，要將滑動變阻器滑片移至A端，這樣做可以起到保護電路的作用；此實驗中滑動變阻器的另一個作用是“改變定值電阻兩端的電壓”，請你寫出一種不用變阻器，也可以“改變定值電阻兩端電壓”的方法：改變電源電壓（或改變干電池的節數）．
（3）小明在實驗中通過調節滑動變阻器滑片，測出通過電阻R的不同電流和對應的電壓值，如表所示：

U/V	1.0	2.0	3.0
I/A	0.1	0.2	0.3

要測出表格中的實驗數據，實驗時所用的滑動變阻器規格為C（選填規格的編號即可）．通過上表中的數據，我們可以得出：導體電阻一定時，通過導體的電流與導體兩端電壓成正比．
（4）在完成以上實驗后，小明又測額定電壓為2.5V的小燈泡的電流和電壓，下列圖象中反應小燈泡的電流和電壓的關系正確的是B

Answer 1

分析 （1）滑動變阻器應采用“一上一下”的接法串聯接入電路，電流表應串聯在電路中，電壓表與電阻并聯，由此分析判斷錯誤并改正；
（2）連接電路時，為保護電路，開關應斷開，應將滑動變阻器的滑片移至最大阻值處；
改變被測電阻兩端電壓可以通過滑動變阻器，也可以通過改變電源電壓（或改變干電池的節數）；
（3）根據表中數據，用公式U=IR計算出電阻兩端的電壓；根據串聯分壓的知識，當定值電阻的阻值最大時，所需的滑動變阻器的阻值也最大，結合歐姆定律的知識計算變阻器應接入電路中的阻值，從而判斷滑動變阻器的規格；分析表中數據得出實驗結論．
（4）圖象中表示出了電流與電壓之間的變化關系，我們又知道燈絲的電阻會隨著溫度的升高而增大，因此這條線應該是一條曲線，而且它的彎曲方向應符合燈絲電阻的變化規律．

解答 解：（1）由實物圖可知，電流表與定值電阻并聯了，電壓表卻串聯在電路中，所以應該讓電流表與定值電阻串聯，電壓表與定值電阻并聯，修改的電路連接如圖所示：

（2）滑動變阻器的滑片P應置于最大阻值處，電路中的電流最小，則可以保護電路；
改變被測電阻兩端電壓可以通過調節滑動變阻器改變電路中的電流來實現，也可以通過改變電源電壓（或改變干電池的節數）；
（3）由題可知，電源是新干電池三節，則電源電壓U=1.5V×3=4.5V，定值電阻的阻值是10Ω；
電路中電流最小為0.1A時，由表格數據可知，定值電阻兩端的電壓：U_R=1V；
滑動變阻器兩端的電壓：U_滑=U-U_R=4.5V-1V=3.5V；
滑動變阻器接入電路中的阻值：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.1A}$=35Ω＞20Ω，故選用的滑動變阻器的規格應為“50Ω  1A”；
根據表中數據可得出的結論是：導體電阻一定時，通過導體的電流與導體兩端電壓成正比．
（4）小燈泡與定值電阻不同之處是燈絲阻值會隨著溫度的升高而變大，其圖象應是一條曲線，所以A錯．因為電流增大時，燈絲的溫度會升高，燈絲的阻值會變大，選擇電壓U與電流I的對應點，根據歐姆定律得$\frac{U}{I}$即可比較燈泡的阻值，通過觀察圖象的彎曲方向，C不符合電阻值隨溫度的升高而增大，只有B符合這一規律，故選B．
故答案為：（1）如上圖所示；
（2）保護電路；改變電源電壓（或改變干電池的節數）；
（3）C；導體電阻一定時，通過導體的電流與導體兩端電壓成正比；
（4）B．

點評 本題是探究“導體中電流跟電阻的關系”的實驗，考查了電路連接、實驗方法、數據分析等，考查全面，難度適中，這個實驗是常考題，能靈活運用控制變量法是關鍵．