Question

小明利用實驗探究電阻上的電流跟兩端電壓、電阻的關系．?

（1）請你用筆畫線代替導線，按圖甲所示的電路圖，幫小明將圖乙中的器材連接起來．要求：變阻器滑片向右移動時，電流表的示數變小，導線不能交叉．
（2）小明連接好電路后，探究電流與電阻的關系，實驗步驟為：
①讓5Ω電阻接入電路，閉合開關，調節滑動變阻器，使電壓表的示數為1.5V，記錄電流表示數；
②將5Ω電阻換成10Ω電阻，閉合開關后發現電壓表示數大于1.5V，應將滑動變阻器的滑片向______（填“左”或“右”）移動，當觀察到電壓表示數為______ V時，記錄電流表示數；
（3）小明繼續實驗，通過調節滑動變阻器，改變定值電阻R₁兩端的電壓，測得電流、電壓的值如表一．分析表一中的數據可以得出結論：______．?
表一

定值電阻	實驗次序	電壓U1/V	電流I1/A
R1=6Ω	1	1.5	0.3
	2	3.0	0.6
	3	4.5	0.9

表二

定值電阻	實驗次序	電壓U2/V	電流I2/A
R2=10Ω	4	3.0	0.3
	5	4.5	0.45
	6	6.0	0.6

（4）為了檢驗結論是否具有普遍性，小明又換用10Ω的電阻R₂繼續實驗，測得數據如表二，小明分析表二的數據發現上面的結論仍成立．觀察對比兩表格中的數據，你還能發現電流與電阻的關系嗎？結論：______．

Answer 1

解：
（1）由圖可知電源的電壓U=4×1.5V=6V＞3V，所以電壓表的量程為0～15V；電路中的最大電流=1.2A＞0.6A，所以電流表的量程為0～3A；
滑動變阻器按“一上一下”的原則串聯在電路中，且左下方接線柱必須接入電路；根據電流的流向，從電源的正極出發依次串聯滑動變阻器、電阻R、電流表、開關回到負極，再把電壓表并聯在電阻R的兩端，如圖所示：
（2）將5Ω電阻換成10Ω電阻，電壓表示數大于1.5V，由電路圖可知，應將滑動變阻器的滑片向右移動，到電壓表示數為1.5V時．
（3）在表一中：導體的電阻5Ω一定，導體兩端的電壓從1.5V到3V再到4.5V，相對應的，導體中的電流從0.3A到0.6A再到0.9A．電壓增加幾倍，電流也增加幾倍，故得結論：在電阻一定時，電流與電壓成正比．
（4）分析對比2、4（或3、5）兩次實驗數據可知：兩電阻兩端的電壓相等，對應的電流之比等于兩電阻阻值之比的倒數，即電壓一定時，電流跟電阻成反比．
故答案為：（1）電路圖如圖所示；（2）右；1.5；
（3）在電阻一定時，電流與電壓成正比；（4）電壓一定時，電流與電阻成反比．
分析：（1）根據電路圖連接實物圖，可采用“電流流向法”，從電源的正極出發，按照電流的流向，先串主電路，兩將電壓表并在待測電阻的兩端；根據電源的電壓確定電壓表的兩端，根據歐姆定律確定電路中的最大電流并確定電流表的量程；滑動變阻器按“一上一下”的原則串聯在電路中，根據題中要求“變阻器滑片向右移動時，電流表的示數變小”即滑動變阻器的阻值變大，左下方接線柱必須接入電路．
（2）探究電流與電阻的關系，應控制電阻兩端電壓不變；用大電阻替換小電阻，電阻分壓變大，為保持電阻兩端電壓不變，應增加滑動變阻器接入電路的阻值，減小定值電阻電壓，從而保持定值電阻電壓不變．
（3）分析表一實驗數據，找出電流與電壓的關系，然后得出結論．
（4）綜合分析表一與表二實驗數據，看電壓相同而阻值不同時，電流與電阻間有什么關系，然后得出結論．
點評：本題考查了實物電路圖的連接、電路故障的判斷、控制變量法在實驗結論中的應用等，關鍵：一是會根據電源的電壓和電路中的最大電流確定電表的量程；二是會根據控制變量法分析實驗數據得出結論，特別是會分析表一、表二的示數得出電流與電阻的關系．