Question

17．探究电流与电压、电阻的关系．
【提出问题】
通过导体的电流与导体两端电压及导体电阻的大小有什么关系？
【猜想】
①导体的电阻一定时，通过导体的电流与其两端电压成正比；
②导体的电阻一定时，通过导体的电流与其两端电压的平方成正比；
③导体两端的电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比．
【实验器材】

电源（电压恒为4.5V），电流表、电压表各一只，开关一个，三个定值电阻（5Ω、10Ω、15Ω），两只滑动变阻器（20Ω 2A、50Ω 1A），导线若干．
【实验过程】
（1）根据电路图连接实物图．
（2）小明按图连接电路后，闭合开关，发现电流表有示数，电压表指针超过量程．小明操作中的错误是闭合开关前，变阻器连入电路的阻值没有调到最大值．
（3）小明改正错误后继续实验，通过改变定值电阻R两端的电压，测得电流、电压的值如表一．分析数据可得出猜想①是正确的．
表一

电压U/V	1.2	1.6	2.0	2.4	2.8
电流I/A	0.12	0.16	0.20	0.24	0.28

表二

电阻R/Ω	5	10	15
电流I/A	0.30	0.15	0.10

（4）小红在探究猜想③时，先将5Ω的电阻连入电路中，闭合开关，移动滑片，使与电阻并联的电压表的示数为1.5V，并记下电流值；再分别改接10Ω、15Ω的电阻，重复上述实验，得到了表二中的实验数据．分析数据得出，猜想③是正确的．实验中，小红多次移动变阻器滑片的目的是保持定值电阻两端的电压不变．
（5）小华在探究猜想③时，重新设计了电路，保持电压表的示数为3V，得到了与表二相同的数据，也完成了实验探究．小华与小红的实验相比不同之处是：电压表接在了滑动变阻器两端．

Answer 1

分析 （1）由实物图画电路图的方法：从电源的正极开始，顺着电流的路径，依次电流表、定值电阻、滑动变阻器，到电源的负极．最后把电压表并列连接在定值电阻两端．
（2）电压表指针超过量程，说明定值电阻的电压太大，滑动变阻器的电压太小，滑动变阻器连入的电阻太小，也就是闭合开关之前，滑片没有处于最大阻值处．
（3）当电压和电流的比值一定时，两者成正比，当电压和电流的乘积一定时，两者成反比．
（4）探究电流跟电阻的关系时，采用控制变量法，改变电阻大小，通过移动滑动变阻器的滑片，保持电压一定，记录电流大小，研究电流跟电阻的关系．
（5）定值电阻两端的电压和滑动变阻器两端的电压之和等于电源电压，当小华在探究猜想③时，重新设计了电路，保持电压表的示数为3V，得到了与表二相同的数据，说明定值电阻两端的电压还是1.5V不变，则滑动变阻器两端的电压是3V，电压表测量的是滑动变阻器两端的电压．

解答 解：（1）从电源正极-电流表-定值电阻-滑动变阻器-电源负极．电压表测量定值电阻的电压，把电压表并联在定值电阻两端．如图．

（2）闭合开关，发现电流表有示数，电压表指针超过量程，定值电阻的电压太大，滑动变阻器的电压太小，电阻太小，所以闭合开关前，变阻器连入电路的阻值没有调到最大值．
（3）如表格数据，$\frac{U}{I}$=10，电压和电流的比值为定值，所以导体的电阻一定时，通过导体的电流与其两端电压成正比．猜想①正确．

电压U/A	1.2	1.6	2.0	2.4	2.8
电流I/A	0.12	0.16	0.20	0.24	0.28
$\frac{U}{I}$	10	10	10	10	10

（4）在电阻由5Ω→10Ω→15Ω时，通过移动滑动变阻器的滑片，必须保持定值电阻两端的电压1.5V不变．所以多次移动滑片是为了保持定值电阻两端的电压不变．
（5）滑动变阻器两端的电压和定值电阻两端的电压之和等于电源电压，小华和小红记录的数据相同，说明定值电阻两端的电压都是1.5V，电源电压是4.5V，则滑动变阻器两端的电压是3V，电压表测量的是滑动变阻器两端的电压．
故答案为：（1）如上图；
（2）闭合开关前，变阻器连入电路的阻值没有调到最大值；
（3）①；
（4）保持定值电阻两端的电压不变；
（5）电压表接在了滑动变阻器两端．

点评 本题考查了根据实物电路图作实验电路图、实验注意事项、滑动变阻器的调节、实验数据分析，是实验的常考问题，一定要掌握；分析清楚电路结构是正确作出电路图的前提与关键．