Question

8．小莉同学按如图1所示的电路探究“导体中的电流跟导体电阻的关系”．她不断改变电阻R的阻值，并将电阻值以及对应的电流表的示数记录在表1中．分析表1中的数据可知：电路中的电流I跟电阻R不是反比关系，这一结论与欧姆定律不一致．请你帮助小莉分析：

（1）结论与欧姆定律不一致的原因是没有保持电阻箱R两端的电压不变．
（2）要得到与欧姆定律一致的结论，你如何帮助小莉改进这个电路？把改后的电路图画在图2方框内．
（3）改进实验后，把符合要求的数据填写在表2中的空格内．
表1

次数	R/Ω	I/A
1	5	0.6
2	10	0.4
3	15	0.3

表2

次数	R/Ω	I/A
1	5	0.6
2	10	0.3
3	15

（4）本实验中测量了多组数据，在许多实验中都需要进行多次测量，有的是为了从不同情况中找到普遍规律，有的是为了求平均值以减小误差．你认为下列实验中多次测量的目的与本实验相同的是①（选填序号）．
①测量物体的长度
②用伏安法测量定值电阻的阻值
③探究导体的电流与导体两端电压的关系．

Answer 1

分析 （1）电压一定时，导体中的电流跟导体的电阻成反比，在研究电流跟电阻的关系时一定保持电压不变，否则不会得到电流跟电阻成反比；
（2）当更换电阻时，电阻两端的电压也会变化，为了保证电阻两端的电压不变，实验中必须使用滑动变阻器，通过移动滑片保持电压表示数不变；
（3）根据第1次数据计算出电压，电压不变，根据I=$\frac{U}{R}$分别计算出第3次的电流；
（4）该实验多次测量是为了寻找普遍规律，测量物体长度也是采用同样的方法．

解答 解：（1）电阻由5Ω-10Ω-20Ω，电阻变为原来的2倍、4倍，电流不是减小为原来的 $\frac{1}{2}$、$\frac{1}{4}$，由数据不能得到电流跟电阻成反比，这与欧姆定律不相符，原因是没有保持电阻箱R两端的电压不变．
（2）他在改变电阻箱R的阻值时，R两端的电压也随之变化，此时电压和电阻都变化，测得的电流值的变化就说不清是哪个因素的变化引起的，没有用控制变量法，所以得出的结论是不准确的．应该把电阻R₀去掉或R₀换成滑动变阻器或在电路中串联一个滑动变阻器，目的是控制电阻R两端的电压不变；电路图为：

（3）第1次电阻两端电压为U=RI=5Ω×0.6A=3V，根据电阻两端的电压不变，结合欧姆定律，第3次电流I=$\frac{U}{R}=\frac{3V}{15Ω}$=0.2A．
（4）探究“电流跟电压、电阻的关系”和测量物体长度时，多次测量的目的是从不同情况中找到普遍规律，故选A．
故答案为：（1）没有保持电阻箱R两端的电压不变；（2）在电路中增加一个滑动变阻器；见上图；（3）0.2；（4）①．

点评 该题是对探究电流、电压和电阻三者之间的关系，侧重考查控制变量法．