Question

小明探究“通过导体的电流与导体两端电压的关系”时，使用的器材如图甲所示。电源电压不变，R为定值电阻：

(1)由于导体中的电流可能与导体两端的电压和导体的电阻都有关系，所以，在本次实验中应该保持_____不变；变阻器的作用除了保护电路外，还起到_____的作用；

(2)开关闭合前，变阻器滑片P应该处于图中_____（选填“C”或“D”）端；

(3)某次实验电压表示数如图乙所示，电压为_____V；

(4)通过实验，他得到如图丙所示的I—U图像，根据此图像，他初步得到实验结论：导体的电阻一定时，导体中的电流与该导体两端的电压成_____；

(5)某同学连接好电路后，闭合开关S，发现无论怎样滑动滑片P，电流表均无示数，电压表示数约为3V，则电路中出现的故障可能是_____；

(6)若小兰在“探究电流与电压”关系时连接的电路如图所示，则用电压表、电流表测得多组数据绘出的电流随电压的变化图像是图中的_____；

(7)小华利用小明的实验电路探究“导体的电流跟电阻的关系”，她自己额外增加了四个定值电阻（10Ω、15Ω、20Ω、30Ω），两个滑动变阻器（规格分别是“5Ω　2A”“20Ω　1A”），已知电源电压调为4.5V不变：

①实验时，先在ab间接入10Ω电阻，移动变阻器滑片P，使电压表示数为3V，并记录相应的电流值；再改接15Ω的电阻，此时滑片P应向_____（选填“C”或“D”）端移动，这样移动滑片的目的是_____；

②本实验需在ab间先后接入上述四个定值电阻，为完成整个实验，应该选取规格为_____的滑动变阻器；

③通过实验获取数据，得到如图己所示导体的电流I随电阻R变化的图像，由图像可得出结论：_____。

Answer

导体电阻 改变导体两端的电压和电流的作用 断开 D 2.6 正比 电阻R断路 D 使定值电阻两端的电压保持3 V不变 “20Ω 1 A” 电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比

【解析】

(1)[1]由于导体中的电流可能与导体两端的电压和导体的电阻都有关系，所以，研究通过导体的电流与导体两端电压的关系的实验中应该保持导体的电阻不变。

[2]为得出普遍性的规律，要多次量，故变阻器的作用除了保护电路外，还起到改变导体两端的电压和电流的作用。

(2)[3]开关闭合前，变阻器滑片P应该处于阻值最大处，即图中D端。

(3)[4]电压表选用小量程，分度值为0.1V，电压表示数为2.6V。

(4)[5]由图像可知I—U图像的延长线会过原点，所以导体的电阻一定时，导体中的电流与导体两端的电压成正比。

(5)[6]连接好电路后，闭合开关S，发现无论怎样滑动滑片P，电流表均无示数，电路可能为断路故障，电压表示数约为3V，等于电源电压，则电压表直接与电源相连，故电路中出现的故障可能是R断路。

(6)[7]电压表测变阻器的电压，电流表测电路的电流，由串联电路的规律及欧姆定律可知，电流表示数为

上式中，电源电压U总和R均为定值，故上式为I随U表变化的一次减函数，且U表越大，I越小，则用电压表、电流表测得多组数据绘出的电流随电压的变化图像如C图所示。

(7)①[8][9]将定值电阻由10Ω改接成15Ω的电阻，电阻增大，根据串联分压原理可知定值电阻两端的电压增大，探究电流与电阻的实验中应控制电压不变，即应保持定值电阻两端的电压不变，根据串联电路电压的规律可知应增大滑动变阻器得阻值，使定值电阻两端的电压保持3V不变分得的电压，所以滑片应向D端移动，这样移动滑片的目的是使定值电阻两端的电压保持3V不变。

②[10]电源电压为4.5V不变，定值电阻两端的电压始终保持3V不变，根据串联电路电压的规律，变阻器两端的电压始终为1.5V，根据分压原理，当接入30Ω电阻时，此时应满足

代入数据得

解得，故为了完成整个实验，应该选取最大阻值至少15Ω的滑动变阻器。即该选取规格为“20Ω 1 A”的滑动变阻器。

③[11]由图知，电流与电阻之积为定值，所以电阻越大，电流越小，故电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。