题目内容

叶子、小明和小雨在探究“欧姆定律”的实验时：
①他们提出的问题是：导体中的电流与电压、电阻有什么关系？
②根据经验，他们猜想：导体中的电流，跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比．
③实验过程如下：
a．他们按如下电路图连接电路，请将电路图填画完整．
b．用R₁=5Ω的定值电阻做实验，发现当电压表示数分别为0.8V、1.6V、2.4V时，对应电流值分别为0.16A、0.32A和如图电流表的示数．电流表示数为

0.48

A．
c．换用R₂=10Ω的定值电阻，重复上述实验．

④通过分析，他们验证了猜想的正确性，得出欧姆定律．他们经历的探究程序为：提出问题、

猜想

、实验检验、归纳分析、得出结论
（ⅱ）在上述探究中发现，对同一个导体，U/I的值

不变

，而这个值就是导体的电阻；不同的导体，U/I的值一般不同．可见，电阻是导体本身的一种特性，它的大小与

电压

和

电流

无关．于是，他们用如图电路验证“影响电阻大小的因素”，在M、N两点之间接入粗细相同而长度不同的镍铬合金丝．实验发现：镍铬合金丝越长，灯泡越暗，说明电阻越

大

．这种显示电阻大小的方法是

转换

法．
（ⅲ）在上述实验（1）的电路中，将定值电阻换成螺线管，通电后吸引大头针，发现当滑片向左移动时，吸收大头针的数目

多

，实验说明：电流越大，通电螺线管磁性越强．

（ⅳ）叶子、小明和小雨在理解欧姆定律基础上又共同设计了一种测定水平方向风力大小的装置．其原理如图甲所示：绝缘轻弹簧的左端固定在O点，右端与中心有孔、表面竖直的金属迎风板相连，一起套在左端也固定在O点的粗细均匀、电阻随长度均匀变化，且水平放置的金属杆上，迎风板与金属杆接触良好；电路中左端导线与金属杆的左端相连，右端导线连接在迎风板上并可随板移动，R是定值电阻，a、b、c、d为四个接线柱．
（1）在他们的设计中，若要求在风力增大时，接入电路的电表示数也随之增大，则应该（

）
A．在a、b之间接入电流表，在c、d之间连接导线
B．只在a、b之间接入电流表
C．在c、d之间接电压表，在a、b之间连接导线
D．只在c、d之间接电压表
（2）为了较准确的测出水平方向风力的大小，三位同学先对选定的轻弹簧和金属杆进行了两项测量．
①小明利用测量的数据作出了原长为40cm的轻弹簧的长度L和所受压力F的关系图[见图乙]．由图可知：该弹簧每缩短10cm，弹簧受到的压力将增加

②叶子设计了如图丙所示的电路，用来测量长度为50cm的金属杆的电阻．他们备选的部分器材有：
A．电源（能够提供3V的稳定电压）
B．电流表A（量程0～0.6A）
C．电压表V（量程0～3V）
D．滑动变阻器R₁（阻值变化范围为0～5Ω）
E．滑动变阻器R₂（阻值变化范围为0～10Ω）
选好器材后，叶子和小雨在实验中正确操作，他们记录的测量数据如下表：

实验次数	1	2	3	4	5
A表示数I/A	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6
V表示数U/V	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0

根据他们测量数据可以知道：他们实验中选用的滑动变阻器是

（填器材的序号字母）；他们测出的金属杆的电阻是

Ω
（3）三位同学最后根据（1）的要求，按图甲进行组装时，除用到上述选定的轻弹簧、金属杆和（2）备选的电源、电表外，还选了阻值R=3Ω的定值电阻．如果无风时，O点到迎风板的距离以及轻弹簧的长度均等于弹簧的原长，则该装置能够测量的最大水平风力是

N．
（4）对叶子、小明和小雨设计的测定水平方向风力的装置，从力的角度，请你指出可能对测量准确度产生影响的因素之一：

迎风板与金属之间的摩擦力

．

分析：电路图中缺少电压表和电流表，电压表并联在电路中，电流表串联在电路中．
根据电流表使用的量程读出电流表的示数．
探究实验的步骤一般包括：提出问题、猜想或假设、设计实验、进行实验、分析和论证、评估、交流．探究实验步骤是灵活多变的．
（ii）电阻是导体本身的一种特性，大小与长度、材料、横截面积有关，跟电压和电流无关，大小等于电压和电流的比值．
电阻是对电流的阻碍作用，不能直接观察电阻的大小，可以通过电流的一些效应的大小来反映．
（iii）电磁铁的磁性大小跟电流大小、线圈的匝数、有无铁芯有关．
（iv）（1）先根据选项判断电路的连接方式，再根据风力增大判断电路电阻的变化，利用欧姆定律和串联电路的特点判断电表示数的变化；
（2）①分析轻弹簧的长度l与所受压力F的关系图象可知，当风力增大时，弹簧的长度变短；
②由电路图可知，金属杆和滑动变阻器串联，电压表测金属杆两端的电压；由表格中数据可知，当电压表的示数为1V时，电路中的电流为0.2A，根据串联电路的电压特点求出滑动变阻器两端的电压，根据欧姆定律求出滑动变阻器接入电路中的电阻和金属杆的电阻，进一步确定滑动变阻器的规格；
（3）当电流表的示数最大为0.6A时，风力最大，根据欧姆定律求出定值电阻两端的电压，根据串联电路的电压特点求出金属杆两端的电压，再根据欧姆定律求出金属杆接入电路的电阻，利用金属杆为50cm时阻值为5Ω求出此时弹簧的长度，最后由图乙该装置能够测量的最大水平风力；
（4）根据实验装置，从力的角度如摩擦力、空气阻力、风向等提出可能对测量准确度产生影响的因素．

解答：解：电压表并联在电路中，电流表串联在电路中，所以在左端的圈中为电流表，在右端的圈中为电压表．如下图所示：

电流表使用的是0～0.6A，示数为0.48A．
根据探究的实验步骤，他俩经历的思维程序为：提出问题、猜想、实验检验、归纳分析、得出结论．
（ii）欧姆定律的推导公式R=

，不能反映电阻跟电压成正比，跟电流成反比，是计算电阻的一种方法，故电阻跟电压和电流无关．
镍铬合金丝材料一定，横截面积一定，越长，对电流的阻碍越大，灯泡越暗．这种显示电阻大小的方法是转换法．
（iii）将定值电阻换成螺线管，铁芯一定，匝数一定，当滑片向左移动时，连入电路电阻减小，电流增大，磁性越强，发现吸引大头针的数目增多．
（iv）（1）A、在a、b之间接电流表，在c、d之间连接导线时，会造成电源短路，故A不正确；
B、只在a、b之间接电流表时，电路为串联电路，电流表测电路中的电流，当风力增大时接入电路的电阻变小，根据欧姆定律可知电路中的电流变大，故B正确；
C、在c、d之间接电压表，在a、b之间连接导线，电压表测O和迎风板之间电阻两端的电压，当风力增大时接入电路的电阻变小，根据欧姆定律可知电路中的电流变大，电阻R两端的电压变大，根据串联电路的总电压等于分电阻的电压之和可知，电压表的示数变小，故C不正确；
D、只在c、d之间接电压表时，电压表断路，故D不正确；
（2）①分析轻弹簧的长度l与所受压力F的关系图象（如图乙所示）可知：该弹簧每缩短10cm，弹簧受到的压力将增加2N；
②由他们记录的测量数据可知，当电流为0.2A时，此时电压表的示数为1V，
∵金属杆和滑动变阻器串联，电压表测金属杆两端的电压，
∴滑动变阻器两端的电压值U_滑=3V-1V=2V，
根据欧姆定律可得R_滑=

U滑

0.2A

=10Ω，
故他们选择的是滑动变阻器R₂（阻值变化范围为0～10Ω）；
金属杆的电阻R_金=

U金

0.2A

=5Ω；
（3）因电源能够提供3V的稳定电压，定值电阻的阻值R=3Ω，电流表A的量程是0～0.6A，所以当电流最大时，此时风力最大，
定值电阻两端的电压U_R=I′R=0.6A×3Ω=1.8V，
金属杆两端的电压U_金′=U-U_R=3V-1.8V=1.2V，
所以金属杆的电阻R_金′=

U金′

I′

1.2V

0.6A

=2Ω，
由题意可知，当金属杆为50cm时，阻值为5Ω，所以当阻值为2Ω时，此时弹簧的长度为20cm，
由乙图可知，此时风力为4N；
（4）设计中没有考虑迎风板与金属杆之间的摩擦力；没考虑迎风板左侧受到的空气的阻力等．
故答案为：0.48；猜想；（ⅱ）不变；电流；电压；大；转换；（ⅲ）多；
（iv）（1）B；
（2）2；E；5；
（3）4；
（4）迎风板与金属之间的摩擦力．

点评：本题考查电压表和电流表的正确使用，电流表的读数、电流、电压、电阻、长度等的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，难点是分析电路的组成和根据所给信息总结规律，要记住串联电路的规律．