探究电流与电压、电阻的关系实验

杨凤燕

例 （2021·湖南·郴州）如图1，图甲为小明同学探究“电流与电压的关系”的实验原理图。已知电源电压为4.5 V，且保持恒定，定值电阻R0 = 10 Ω。

（1）请根据图甲所示的电路图，用笔画线代替导线将图乙所示的电路连接完整（导线不允许交叉）。

（2）连接好电路后，闭合开关S，发现电流表指针几乎没有偏转，电压表指针迅速偏转到满偏刻度外。出现这一现象的原因可能是________（假设电路只有一处故障）。

A.定值电阻R0短路  B.定值电阻R0断路

C.滑动变阻器R断路 D.滑动变阻器R短路

（3）排除故障后，闭合开关S进行实验，并将实验数据记录在下表中。

实验中，小明发现无论怎样调节滑动变阻器，都无法使定值电阻R0两端的电压达到1 V或1 V以下。其原因可能是_______。

A.定值电阻R0的阻值太小  B.电源电压太低

C.滑动变阻器R最大阻值太小 D.滑动变阻器R最大阻值太大

（4）解决上述问题后，继续实验，当电压表读数为1 V时，电流表的示数如图丙所示，读数为______A。

（5）请根据实验记录的数据，在图丁中画出定值电阻R0的I-U图象；

（6）实验结论：当导体电阻不变时，通过导体的电流与导体两端的电压成______。

解析：（1）电路中的电流与电路两端的电压和电路中电阻的大小都有关系。本实验应控制电阻一定，改变定值电阻两端的电压，观察流过电阻的电流。因此电压表应并联到定值电阻两端。

（2）具体分析如下：

电流表无示数，则推断电流表断路或者電路某处断路；电压表有示数，说明电压表的“+ 、-”接线柱与电源正负极是连通的，则电流表断路不成立，是与电压表并联的定值电阻断路了，因此选B。

（3）滑动变阻器与定值电阻串联，且电源电压一定，由串联电路电压的分配与电阻成正比的特点可知：定值电阻越大，分得的电压越多，电压表示数就越大。现在无论如何调节滑动变阻器都不能使定值电阻两端电压达到1 V或1 V以下，可能是因定值电阻的阻值太大造成的，也可能是因为滑动变阻器最大阻值太小造成的；也可能是电源电压太大造成的。因此选C。

（4）已知电流表的量程和分度值，可读出电流表的示数。

（5）根据表格中的数据利用描点连线的方法作出图象。

（6）根据图象得出结论。注意：实验中使用了控制变量法，需要在结论中体现出来。

答案：（1）如图2：（2）B；（3）C；（4）0.1；（5）如图3；（6）正比