Question

12．在探究了“电阻上的电流跟电阻两端电压的关系”之后，王立同学又提出了“电流与电阻有什么关系”这一问题．请你和他一起解决下列问题：

（1）用笔画线代替导线，将图1的实验电路图连接完整．
（2）连接电路时，滑动变阻器的滑片应放在D端（选填“C”或“D”）．
（3）闭合开关后，移动滑片时发现电流表没有示数，电压表有明显的示数，则发生故障的原因可能是电阻处出现断路．
（4）排除故障后，王立同学接入了5Ω的电阻，电压表示数为2V，请在图2中的电流表上标出指针所指示的位置，在实验记录表的相应位置填入电流值大小．
（5）王立同学在读取电流表的示数后，直接拆下阻值为5Ω的电阻，改换成10Ω的电阻，就开始记录电流表和电压表的示数，他认为这样操作简洁高效．那么：
①电压表示数会怎么变化：变大．
②上述操作有错误，请你帮王立同学写出正确的操作方法应移动滑动变阻器滑片，使10Ω的电阻两端电压保持2V不变．
（6）分析表中实验数据，请你帮王立同学总结电流与电阻的关系电压相同时，导体中的电流与导体的电阻成反比．

电压  U=2V
次数	1	2	3
电阻 R/Ω	5	10	20
电流 I/A		0.2	0.1

（7）本实验所采用的研究方法是控制变量法．

Answer 1

分析 （1）①滑动变阻器“一上一下”连接；②因电源为两节干电池（每节干电池的电压为1.5V），所以电压表选0～3V的量程；电压表在使用时必须并联，且要注意“+”、“-”接线柱．
（2）滑动变阻器的作用：①是改变用电器两端的电压；②是改变通过用电器的电流；③是保护电路．所以闭合开关前滑动变阻器还应达到阻值最大处．
（3）电路的故障要么是短路、要么是断路．闭合开关移动滑片时，电压表有明显的示数，说明与电压表连接的电路完好，而电流表没有示数，则说明电阻处出现断路．
（4）根据I=$\frac{U}{R}$计算出电流值，并标出；
（5）由I=$\frac{U}{R}$可知：电压不变时，总电阻增大，电流减小；由串联电路电压的特点可知：此时定值电阻两端电压等于电源的电压减掉滑动变阻器两端的电压，滑动变阻器电阻不变时，电流减小，电压减小，所以此时定值电阻两端的电压增大．在换电阻时，应断开开关再更换电阻，以防烧坏电路．
（6）分析表中实验数据可知：在电压相同时，电流的大小与相对应电阻的大小乘积不变，得出结论．
（7）探究过程中，用到控制变量法．

解答 解：（1）根据滑动变阻器连接的原则及电压表的正确使用，连接的电路图如图．

（2）滑动变阻器保护电路的作用可知：闭合开关前滑动变阻器还应达道阻值最大处，由图知，应将滑片移至D端．
（3）移动滑片时发现电流表没有示数，电压表有明显的示数，说明与电压表并联的电阻发生断路．
（4）I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2V}{5Ω}$=0.4A，电流表指针如图所示：

电压  U=2V
次数	1	2	3
电阻 R/Ω	5	10	20
电流 I/A	0.4	0.2	0.1

（5）①由电路图可知：电压表测量定值电阻的电压；
由I=$\frac{U}{R}$可知：电源的电压不变时，电路的总电阻增大，电流减小；
由串联电路的电压特点可知：U_定值=U-U_滑动
在滑动变阻器电阻不变时，两端的电压减小，所以电压表的示数增大；
②更换电阻后，应调节滑片，使电压表的示数为2V不变．
（6）分析表中实验数据可知：电流与对应电阻的大小乘积不变，可得结论：当电压不变时，电流与电阻成反比．（或电压不变时，电阻与电流的乘积是一个定值）．
（7）探究电流与电压的关系，需保持电阻不变，用到控制变量法．
故答案为：（1）如图所示；（2）D；（3）电阻处出现断路；（4）见上图；0.4；（5））①变大；②应移动滑动变阻器滑片，使10Ω的电阻两端电压保持2V不变；（6）电压相同时，导体中的电流与导体的电阻成反比；（7）控制变量法．

点评 解决本题的关键：一是电压表和滑动变阻器的正确使用；二是电路故障的分析与判断；三是欧姆定律的掌握和理解．