《2025年长江作业本实验报告九年级物理全一册人教版》

例题 2 小华和同学们进行了“探究电流与电阻的关系”实验。实验器材：三节干电池(每节恒为$1.5\,V$),电流表一个,电压表一个,滑动变阻器一个,定值电阻四个($5\,\Omega$、$10\,\Omega$、$15\,\Omega$、$20\,\Omega$各一个),开关一个,导线若干。他们利用这些器材设计了如图 8 - 5 甲所示的电路。

(1) 小华先将$5\,\Omega$的定值电阻接入电路,闭合开关,发现电流表有示数,电压表无示数,出现该故障的原因可能是______(写出一种即可)。
(2) 排除故障后,闭合开关,移动滑片$P$至某一位置,观察并记录两电表示数分别为$2\,V和0.4\,A$。接着将$5\,\Omega的定值电阻换成10\,\Omega$,闭合开关,应调节滑动变阻器的滑片,控制定值电阻两端的电压为______$V$。
(3) 多次更换定值电阻进行实验,根据实验数据画出电流随电阻变化的$I - R$图像,如图 8 - 5 乙所示。通过观察发现：在误差范围内,图像上的任意点和坐标轴围成的矩形(如图中阴影部分)的面积都相等,因此可以得出实验结论：______。
(4) 滑动变阻器在此实验中的主要作用是______。

(1)定值电阻$R$被短路
(2)2
(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
(4)控制定值电阻两端的电压不变

答案： [解答]
(1) 电流表有示数,说明电路不是断路；电压表无示数,可能是与电压表并联的电路短路。因此故障可能是与电压表并联的定值电阻$R$被短路了。
(2) 研究电流与电阻的关系时,需控制定值电阻两端的电压相同。
(3) 由图 8 - 5 乙可知,图线上的任一点和坐标轴围成的矩形的面积的大小等于电流与电阻的乘积,而所有矩形的面积都相等,说明通过导体的电流与导体的电阻的乘积保持不变,故可得出结论：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。
(4) 本实验运用了控制变量法,在探究电流与电阻的关系时,应控制定值电阻两端的电压不变。
[答案]
(1)定值电阻$R$被短路
(2)$2$ 
(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
(4)控制定值电阻两端的电压不变
[点评] 本题解题的关键是正确运用控制变量法分析实验过程及现象。