Question

5．探究電流與電壓的關(guān)系．用到的實驗器材有：電壓表、電流表、三種不同規(guī)格的滑動變阻器（A：“10Ω 1.5A”、B：“20Ω 1A”、C：“50Ω 1A”）、開關(guān)、新干電池三節(jié)、定值電阻的阻值是10Ω、導(dǎo)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(dǎo)線，即可使連線正確．請在接錯的導(dǎo)線上打“×”，并用筆畫線代替導(dǎo)線畫出正確的接法．
（2）排除故障后實驗時，閉合開關(guān)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(jié)數(shù)）．
（3）小明在實驗中通過調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片，測出通過電阻R的不同電流和對應(yīng)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(shù)據(jù)，實驗時所用的滑動變阻器規(guī)格為C（選填規(guī)格的編號即可）．通過上表中的數(shù)據(jù)，我們可以得出：導(dǎo)體電阻一定時，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)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(yīng)小燈泡的電流和電壓的關(guān)系正確的是B

Answer 1

分析 （1）滑動變阻器應(yīng)采用“一上一下”的接法串聯(lián)接入電路，電流表應(yīng)串聯(lián)在電路中，電壓表與電阻并聯(lián)，由此分析判斷錯誤并改正；
（2）連接電路時，為保護電路，開關(guān)應(yīng)斷開，應(yīng)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(jié)數(shù)）；
（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，用公式U=IR計算出電阻兩端的電壓；根據(jù)串聯(lián)分壓的知識，當(dāng)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(jié)合歐姆定律的知識計算變阻器應(yīng)接入電路中的阻值，從而判斷滑動變阻器的規(guī)格；分析表中數(shù)據(jù)得出實驗結(jié)論．
（4）圖象中表示出了電流與電壓之間的變化關(guān)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(yīng)該是一條曲線，而且它的彎曲方向應(yīng)符合燈絲電阻的變化規(guī)律．

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

（2）滑動變阻器的滑片P應(yīng)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(diào)節(jié)滑動變阻器改變電路中的電流來實現(xiàn)，也可以通過改變電源電壓（或改變干電池的節(jié)數(shù)）；
（3）由題可知，電源是新干電池三節(jié)，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(shù)據(jù)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(guī)格應(yīng)為“50Ω  1A”；
根據(jù)表中數(shù)據(jù)可得出的結(jié)論是：導(dǎo)體電阻一定時，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)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(yīng)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(yīng)點，根據(jù)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(guī)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(jié)數(shù)）；
（3）C；導(dǎo)體電阻一定時，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端電壓成正比；
（4）B．

點評 本題是探究“導(dǎo)體中電流跟電阻的關(guān)系”的實驗，考查了電路連接、實驗方法、數(shù)據(jù)分析等，考查全面，難度適中，這個實驗是�？碱}，能靈活運用控制變量法是關(guān)鍵．