Question

探究：通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端電壓及導(dǎo)體電阻的大小有什么關(guān)系？
猜想一：導(dǎo)體的電阻一定時(shí)，通過導(dǎo)體的電流與其兩端電壓成正比．
猜想二：導(dǎo)體的電阻一定時(shí)，通過導(dǎo)體的電流與其兩端電壓的平方成正比．
猜想三：導(dǎo)體兩端的電壓一定時(shí)，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比．
實(shí)驗(yàn)器材：電源（電壓恒為4.5V），電流表、電壓表各一只，開關(guān)一個(gè)，若干個(gè)定值電阻（10Ω、15Ω、20Ω），滑動(dòng)變阻器（50Ω、1.5A），導(dǎo)線若干．
實(shí)驗(yàn)過程：
（1）小明利用所給的器材設(shè)計(jì)了如圖甲的電路圖，然后根據(jù)電路圖連接實(shí)物圖．
①如圖乙是他未連接好的電路，請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線，將實(shí)物圖補(bǔ)充完整．（做在答題紙上）
②電路連好后，在閉合開關(guān)前，他應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片滑到最______端（填“左”或“右”）．閉合開關(guān)后，他發(fā)現(xiàn)無論怎樣移動(dòng)滑片，電流表指針均無偏轉(zhuǎn)，電壓表的指針有明顯的偏轉(zhuǎn)，這可能是由于______斷路造成的．
③小明更換元件后繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，通過改變定值電阻R兩端的電壓，測得電流、電壓的值如表一．分析數(shù)據(jù)可得：猜想______（填序號(hào)）是正確的，小明選用的定值電阻的阻值是______Ω．
表一                                 

電壓U/V	1.2	1.6	2.0	2.4	2.8
電流I/A	0.12	0.16	0.20	0.24	0.28

表二

電阻R/Ω	10	15	20
電流I/A	0.20	0.13	1.10

④小明在探究猜想三時(shí)，先將10Ω的電阻連入圖20乙連接好的電路中，閉合開關(guān)，移動(dòng)滑片，使與電阻并聯(lián)的電壓表的示數(shù)為2V，并記下電流值；再分別改接15Ω、20Ω的電阻，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，得到了表二中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．分析數(shù)據(jù)得出，猜想三是______（填“正確”、“錯(cuò)誤”）的．實(shí)驗(yàn)中，小明多次移動(dòng)變阻器滑片的目的是______．
（2）小華在探究猜想三時(shí)，利用所給的器材重新設(shè)計(jì)了電路，保持電壓表的示數(shù)為2.5V，得到了與表二相同的數(shù)據(jù)，也完成了實(shí)驗(yàn)探究．請(qǐng)你畫出小華設(shè)計(jì)的電路圖．（畫在答題紙上本題答題區(qū)域中的虛線框內(nèi)）

Answer 1

【答案】分析：（1）①根據(jù)歐姆定律求出電路中的最大電流，據(jù)此確定電流表的量程，且電流表與定值電阻串聯(lián)，然后再把開關(guān)串聯(lián)在電路中即可；
②閉合開關(guān)前，為防止電路中的電流過大燒壞用電器，保護(hù)電路的滑動(dòng)變阻器處于最大阻值處；電壓表有示數(shù)說明兩接線柱與電壓相連的部分是通路，電流表無示數(shù)說明斷路，即電壓表并聯(lián)的部分?jǐn)嗦罚?br />③分析表一中的數(shù)據(jù)可知，定值電阻的阻值不變，通過定值電阻電流的變化倍數(shù)和兩端電壓變化倍數(shù)相等，據(jù)此可知驗(yàn)證的猜想和定值電阻的阻值；
④探究電流與電阻之間的關(guān)系時(shí)應(yīng)控制電阻兩端的電壓不變，改變定值電阻的阻值時(shí)應(yīng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電壓表的示數(shù)保持不變；
（2）定值電阻兩端的電壓和滑動(dòng)變阻器兩端的電壓之和等于電源電壓，當(dāng)小華在探究猜想三時(shí)，重新設(shè)計(jì)了電路，保持電壓表的示數(shù)為2.5V，得到了與表二相同的數(shù)據(jù)，說明定值電阻兩端的電壓還是2V不變，則滑動(dòng)變阻器兩端的電壓是2.5V，電壓表測量的是滑動(dòng)變阻器兩端的電壓．
解答：解：
①當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻為0，且定值電阻的阻值為10Ω時(shí)電路中的電流最大，
根據(jù)歐姆定律可得：I===0.45A＜0.6A，故電流表的量程為0～0.6A，且與電流表與定值電阻串聯(lián)，開關(guān)串聯(lián)在電路中，如下圖所示：

②閉合開關(guān)前，保護(hù)電路的滑動(dòng)變阻器的滑片位于最大阻值的右端；
電流表無示數(shù)說明電路斷路，電壓表有明顯偏轉(zhuǎn)則電壓表串聯(lián)在電路中，這可能是由于定值電阻R斷路造成的；
③分析表一中的數(shù)據(jù)可知，定值電阻的阻值不變，定值電阻兩端的電壓與通過電流的比值均為10Ω，故導(dǎo)體的電阻一定時(shí)，通過導(dǎo)體的電流與其兩端電壓成正比；
④探究電流與電阻之間的關(guān)系時(shí)應(yīng)控制定值電阻兩端的電壓不變，改變定值電阻的阻值時(shí)，可以通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使定值電阻兩端的電壓不變即電壓表的示數(shù)不變；
分析表二中的數(shù)據(jù)可知，通過電流的變化倍數(shù)與電阻變化倍數(shù)的倒數(shù)相等，
故可得導(dǎo)體兩端的電壓一定時(shí)，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比；
（2）滑動(dòng)變阻器兩端的電壓和定值電阻兩端的電壓之和等于電源電壓，小華和小明記錄的數(shù)據(jù)相同，說明定值電阻兩端的電壓都是2V，電源電壓是4.5V，則滑動(dòng)變阻器兩端的電壓是2.5V，電壓表測量的是滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，電路圖如下圖所示：

故答案為：
（1）①實(shí)物電路圖如上圖所示；
②右；定值電阻R；
③一；10；
④正確；保持電壓表的示數(shù)不變；
（2）小華設(shè)計(jì)的電路圖如上圖所示．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了電流表的正確使用和連接、電路故障的判斷和電路圖的設(shè)計(jì)等，關(guān)鍵是會(huì)利用控制變量法分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出結(jié)論，要注意小華和小明記錄的數(shù)據(jù)相同時(shí)定值電阻兩端的電壓應(yīng)相等．