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3. 实验小组探究“电流与电压的关系”。
(1)实验前,他们设计了实验探究的思路:保持电阻不变,探究电流与电压的关系,物理上把这种研究方法叫
(2)根据图甲的电路图连接电路时,开关应
(3)检查图乙,发现有一根导线接错,请在这根导线上画“×”,并画出正确接法,且导线不交叉。
(4)正确连接电路后,闭合开关,移动滑片,记录第1组电压表和电流表的示数后,为完成后续实验,应逐渐将滑片向
(5)分析实验数据可得结论:当导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成
(6)某同学用小灯泡代替电阻重复上述实验,发现无法得出(5)中的结论,原因是
(1)实验前,他们设计了实验探究的思路:保持电阻不变,探究电流与电压的关系,物理上把这种研究方法叫
控制变量
法。(2)根据图甲的电路图连接电路时,开关应
断开
。闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到A
(填“A”或“B”)端。(3)检查图乙,发现有一根导线接错,请在这根导线上画“×”,并画出正确接法,且导线不交叉。
(4)正确连接电路后,闭合开关,移动滑片,记录第1组电压表和电流表的示数后,为完成后续实验,应逐渐将滑片向
B
(填“A”或“B”)端移动,数据记录如表。其中第3次实验时电流表的示数如图丙所示,读数为0.12
A。(5)分析实验数据可得结论:当导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成
正比
。(6)某同学用小灯泡代替电阻重复上述实验,发现无法得出(5)中的结论,原因是
小灯泡的电阻随温度变化而变化
。答案
(1)控制变量 (2)断开 A (3)见解析图[图2] (4)B 0.12 (5)正比 (6)小灯泡的电阻随温度变化而变化
解析:(1)在研究某个因素的影响时,只改变这个量的大小,而保持其他量不变,这种研究方法叫控制变量法,该实验保持电阻不变,探究电流与电压的关系就是用的控制变量法。(2)在连接电路的过程中,开关必须处于断开状态,为了保护电路,在闭合开关前,应将滑动变阻器滑片移到最大阻值处,即A端。(3)图乙中电压表串联在电路中、电流表与电阻并联是错误的,改正后应该是：[图2]
(4)记录第一组电压表和电流表示数后,由表格可知,电流表的示数在增大,根据欧姆定律,电路的总电阻在减小,所以滑动变阻器的滑片应往B端移动,图丙中电流表接入的是0~0.6 A的量程,所以分度值是0.02 A,读出示数为0.12 A。(5)分析表格发现电压U与电流I的比值是定值,可得出结论:当导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。(6)某同学用小灯泡代替电阻重复实验,不能得出结论,因为小灯泡的灯丝电阻会随温度变化而变化。
解析:(1)在研究某个因素的影响时,只改变这个量的大小,而保持其他量不变,这种研究方法叫控制变量法,该实验保持电阻不变,探究电流与电压的关系就是用的控制变量法。(2)在连接电路的过程中,开关必须处于断开状态,为了保护电路,在闭合开关前,应将滑动变阻器滑片移到最大阻值处,即A端。(3)图乙中电压表串联在电路中、电流表与电阻并联是错误的,改正后应该是：[图2]
(4)记录第一组电压表和电流表示数后,由表格可知,电流表的示数在增大,根据欧姆定律,电路的总电阻在减小,所以滑动变阻器的滑片应往B端移动,图丙中电流表接入的是0~0.6 A的量程,所以分度值是0.02 A,读出示数为0.12 A。(5)分析表格发现电压U与电流I的比值是定值,可得出结论:当导体的电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。(6)某同学用小灯泡代替电阻重复实验,不能得出结论,因为小灯泡的灯丝电阻会随温度变化而变化。
4. 
同学们“探究电流与电阻的关系”时，实验室提供的器材有：电压恒为6 V的电源一个，定值电阻5个（阻值分别为5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω、25 Ω），规格为“40 Ω 1 A”的滑动变阻器一个，电流表、电压表、开关各一个，导线若干。
(1)同学们设计并连接了如图甲所示的实验电路，想用电压表的3 V量程测量定值电阻R两端的电压，请你用笔画线代替导线，帮助他们把电压表正确连接在电路中（导线不能交叉）。
(2)他们先将R=5 Ω的电阻接在图甲中a、b间，移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数为$U_0$；保持滑片不动，用10 Ω的电阻替换a、b间的电阻后，需将滑动变阻器的滑片P向
(3)当他们用25 Ω的电阻替换20 Ω的电阻后，发现电压表示数始终不能调为$U_0$，为继续完成此次探究，同学们一起设计了如下方案，下列方案不正确的一项是
A. 将滑动变阻器更换为“50 Ω 1 A”的滑动变阻器，其余不变
B. 将电压为6 V的电源更换为电压为5.2 V的电源，其余不变
C. 只调节滑动变阻器，使$U_0$为2.3 V
同学们“探究电流与电阻的关系”时，实验室提供的器材有：电压恒为6 V的电源一个，定值电阻5个（阻值分别为5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω、25 Ω），规格为“40 Ω 1 A”的滑动变阻器一个，电流表、电压表、开关各一个，导线若干。(1)同学们设计并连接了如图甲所示的实验电路，想用电压表的3 V量程测量定值电阻R两端的电压，请你用笔画线代替导线，帮助他们把电压表正确连接在电路中（导线不能交叉）。
(2)他们先将R=5 Ω的电阻接在图甲中a、b间，移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数为$U_0$；保持滑片不动，用10 Ω的电阻替换a、b间的电阻后，需将滑动变阻器的滑片P向
右
（填“左”或“右”）端移动，才能保持a、b间的电压$U_0$不变；再依次更换a、b间电阻为15 Ω、20 Ω继续实验。他们根据测量数据作出了电流表示数I与a、b间电阻R阻值的关系图像，如图乙所示。由图乙可知，a、b间电压$U_0$的值为2
V；a、b间电压一定时，通过a、b间导体的电流与导体的电阻成反
比。(3)当他们用25 Ω的电阻替换20 Ω的电阻后，发现电压表示数始终不能调为$U_0$，为继续完成此次探究，同学们一起设计了如下方案，下列方案不正确的一项是
C
。A. 将滑动变阻器更换为“50 Ω 1 A”的滑动变阻器，其余不变
B. 将电压为6 V的电源更换为电压为5.2 V的电源，其余不变
C. 只调节滑动变阻器，使$U_0$为2.3 V
答案
(1)见解析图[图3] (2)右 2 反 (3)C
解析:(1)电压表与定值电阻并联接入电路,注意接线柱正进负出,如图所示：[图3]
(2)实验中,用10 Ω的电阻替换5 Ω的电阻,根据分压原理,电阻两端的电压变大,即电压表示数变大;研究电流与电阻关系时要控制电压不变,根据串联电路电压的规律,要增大变阻器两端的电压,由分压原理,要增大变阻器连入电路的阻值,故应向右移动滑片才能达到实验要求;根据图乙所示的图像可知,a、b两端的电压为:U=IR=0.4 A×5 Ω=…=0.1 A×20 Ω=2 V,为一定值,故可得出:当电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。(3)A. 由图可知,电源电压为6 V,定值电阻两端电压为2 V,滑动变阻器两端电压为4 V,根据串联分压原理得$R_定:R_变=U_V:U_变=2\ \mathrm{V}:4\ \mathrm{V}=1:2$,滑动变阻器的阻值是定值电阻的2倍,当他们用25 Ω的电阻替换20 Ω的电阻后,则解得$R_变=50\ \Omega$,如果只更换滑动变阻器,则更换的滑动变阻器最大阻值至少为50 Ω,因此该方法可行,不符合题意;B. 如果重新开始实验,只更换电源,将电压为6 V的电源更换为电压为5.2 V的电源,定值电阻两端电压保持不变为2 V,滑动变阻器两端电压为3.2 V,根据串联分压原理得$R_定:R_变=U_V:U_变=2\ \mathrm{V}:3.2\ \mathrm{V}=1:1.6$,滑动变阻器的阻值是定值电阻的1.6倍,当他们用25 Ω的电阻替换20 Ω的电阻后,则解得$R_变=40\ \Omega$,因此该方法可行,不符合题意;C. 如果重新开始实验,只改变控制电压$U_0$,使$U_0$为2.3 V,电源电压为6 V,定值电阻两端电压为2.3 V,滑动变阻器两端电压为3.7 V,根据串联分压原理得$R_定:R_变=U_V:U_变=2.3\ \mathrm{V}:3.7\ \mathrm{V}=23:37$,滑动变阻器的阻值是定值电阻的$\dfrac{37}{23}$,当他们用25 Ω的电阻替换20 Ω的电阻后,则解得$R_变=25\ \Omega×\dfrac{37}{23}\approx40.2\ \Omega$,因此该方法不可行,符合题意。
解析:(1)电压表与定值电阻并联接入电路,注意接线柱正进负出,如图所示：[图3]
(2)实验中,用10 Ω的电阻替换5 Ω的电阻,根据分压原理,电阻两端的电压变大,即电压表示数变大;研究电流与电阻关系时要控制电压不变,根据串联电路电压的规律,要增大变阻器两端的电压,由分压原理,要增大变阻器连入电路的阻值,故应向右移动滑片才能达到实验要求;根据图乙所示的图像可知,a、b两端的电压为:U=IR=0.4 A×5 Ω=…=0.1 A×20 Ω=2 V,为一定值,故可得出:当电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。(3)A. 由图可知,电源电压为6 V,定值电阻两端电压为2 V,滑动变阻器两端电压为4 V,根据串联分压原理得$R_定:R_变=U_V:U_变=2\ \mathrm{V}:4\ \mathrm{V}=1:2$,滑动变阻器的阻值是定值电阻的2倍,当他们用25 Ω的电阻替换20 Ω的电阻后,则解得$R_变=50\ \Omega$,如果只更换滑动变阻器,则更换的滑动变阻器最大阻值至少为50 Ω,因此该方法可行,不符合题意;B. 如果重新开始实验,只更换电源,将电压为6 V的电源更换为电压为5.2 V的电源,定值电阻两端电压保持不变为2 V,滑动变阻器两端电压为3.2 V,根据串联分压原理得$R_定:R_变=U_V:U_变=2\ \mathrm{V}:3.2\ \mathrm{V}=1:1.6$,滑动变阻器的阻值是定值电阻的1.6倍,当他们用25 Ω的电阻替换20 Ω的电阻后,则解得$R_变=40\ \Omega$,因此该方法可行,不符合题意;C. 如果重新开始实验,只改变控制电压$U_0$,使$U_0$为2.3 V,电源电压为6 V,定值电阻两端电压为2.3 V,滑动变阻器两端电压为3.7 V,根据串联分压原理得$R_定:R_变=U_V:U_变=2.3\ \mathrm{V}:3.7\ \mathrm{V}=23:37$,滑动变阻器的阻值是定值电阻的$\dfrac{37}{23}$,当他们用25 Ω的电阻替换20 Ω的电阻后,则解得$R_变=25\ \Omega×\dfrac{37}{23}\approx40.2\ \Omega$,因此该方法不可行,符合题意。
