Question

小偉想驗證“在電壓不變時，導體中通過的電流跟導體的電阻成反比”的關系，他采用了如圖1所示的電路圖，實驗中他選用的定值電阻分別是5Ω、10Ω、15Ω，電源由兩節新的于電池組成，滑動變阻器的阻值范圍是0～15Ω．

（1）請按照電路圖并選擇合適的量程，用筆畫線代替導線將圖2中的實物連接完整；
（2）連接電路時開關應處于______狀態，滑動變阻器的滑片應滑至______端（選填“C”或“D”）；
（3）小偉在實驗過程中始終保持滑動變阻器的滑片位置不變，先后在M、N間換上5Ω、10Ω和15Ω的電阻，并記錄電流表的示數．結果他發現通過電阻R的電流和電阻R的阻值不成反比，則造成這種現象的原因是______．

Answer 1

【答案】分析：（1）在此題中，電壓表的量程看電源電壓，電流表的量程要以電路中可能出現的最大電流值為選擇的依據．連接電路時，要注意電流表、電壓表的正負接線柱．
（2）連接電路時，要注意開關的狀態，滑片P的位置．
（3）研究電流與電阻的關系時，要控制導體兩端的電壓相同，從這個角度來分析造成結論不正確的原因．
解答：解（1）此題中由于電源是由兩節干電池組成，故電源電壓為3V，所以，電壓表的量程選0～3V．當滑動變阻器接入電路的電阻為零，定值電阻的阻值為5Ω時，電路中的電流最大．此時I_大===0.6A，也不超過0.6A，所以電流表的量程選擇0～0.6A．故連接電路圖如下：

（2）在連接電路時，為了保護用電器與電源，開關要處于斷開狀態，滑片P位于最大阻值處即：C點．
（3）在滑動變阻器的電阻值Rp不變的情況下，電路中由于將5Ω的定值電阻換成10Ω的定值電阻，使整個電路的電阻值R總增大．利用公式I=可知，電路中的總電流I減小．此時滑動變阻器兩端的電壓Up=IRp，由于Rp不變，I減小，導致了Up的減小，而定值電阻兩點之間的電壓等于總電壓減去滑動變阻器兩端的電壓，由于滑動變阻器兩端的電壓減小導致了定值電阻兩點之間的電壓增大．而在研究電流與電阻的關系時，要控制導體兩端的電壓相同，他沒有調節滑動變阻器的滑片，使幾次測量的電壓保持一定（相同）．
故答案為：（1）見上圖
（2）斷開；C
（3）他沒有控制導體兩端的電壓保持不變
點評：利用控制變量法來研究電流與導體電阻的關系時，定值電阻的改變，可以使其兩端的電壓改變，要注意到這個細節．