Question

5．某同学想探究通过铅笔芯的电流与其两端电压的关系．

【实验器材】选用的器材有：阻值约为4Ω的2B铅笔芯一根，两节干电池组成的电池组，0-0.6A的电流表，0-3V的电压表，滑动变阻器（10Ω 2A），开关，导线等．
【制定计划与设计实验】设计了如图甲所示的电路
【进行实验与收集证据】
（1）该同学根据电路图连接电路，连接电路时开关应断开（选填“断开”或“闭合”），闭合开关前应将滑动变阻器的滑片P移到b 端（选填“a”或“b“）．
（2）闭合开关后，两电表的指针都发生了偏转，但无论怎样移动滑片，两电表的示数均保持不变且都在量程范围内，则产生故障的原因是错将滑动变阻器下方的两个接线柱接入电路；
（3）排除故障后，该同学移动滑动变阻器的滑片，将获得的几组数据记录在表中．当采集第三组数据时，电流表指针的偏转情况如图乙所示，此时电流表的示数为0.30A．
（4）该同学采集多组实验数据的目的是避免偶然性，便于找出规律．

实验序号	U/V	I/A
①	0.4	0.1
②	0.8	0.2
③	1.2
④	1.6	0.4
⑤	2.0	0.5

（5）请根据表格中的五组数据在图丙给定的坐标纸上画出铅笔芯的I-U图线．
（6）由画出的图线可知，通过铅笔芯的电流与其两端的电压关系为通过铅笔芯的电流与其两端的电压成正比．

Answer 1

分析 解答此题需知道：
（1）在闭合开关之前，应使电路中电流最小，即滑动变阻器应接入最大电阻，则根据上问中的接法可选择移至哪一端；
（2）滑动变阻器的连接方法：滑动变阻器在电路中应连接一“上”一“下”两个接线柱，其在电路中的作用是通过改变电路中电阻的大小来改变电路中的电流；当将滑动变阻器的下下或上上两个接线柱接入电路后，无论怎样移动变阻器的滑片都不能改变电路中的电阻、电流和电压值；
（3）根据电流表量程和分度值读出示数；
（4）实验过程中多次测量的目的有两个：一是取平均值以减小误差，二是避免因测量次数太少造成结论的片面性或偶然性总结规律．
（5）根据数据采用描点的方法电阻不变时，电流随电压变化的图象；
（6）在分析实验结论时应用控制变量法，当一个量随着另一个量的增大而增大，且其增大的倍数相等时，则成正比关系．

解答 解：（1）连接电路时，开关要断开；为防止电路中电流过大，滑动变阻器在电路接通时，应接入最大电阻，故滑片应滑到b端；
（2）滑动变阻器在电路中应连接一“上”一“下”两个接线柱，两电表的示数均保持不变且都在量程范围内，则产生故障的原因是错将滑动变阻器下方的两个接线柱接入电路，所以无论怎样移动变阻器的滑片，都不能改变电流表、电压表的示数．
（3）根据第二组和第四组数据判断，电流表选择的是0.6A量程，每一小格是0.02A，故读数为0.30A；
（4）为了更有说服力，避免偶然性，便于找出规律，该同学采集了多组数据进行分析；
（5）根据实验收集到的数据，在图中坐标系上，采用描点的方法画出铅笔芯的电阻不变时，电流随电压变化的图象，为正比例图象（如下图）：

（6）根据的数据和图象，可以得出的结论是：当铅笔芯电阻一定时，通过铅笔芯的电流和两端的电压成正比．
故答案为：（1）断开；b；（2）错将滑动变阻器下方的两个接线柱接入电路；（3）0.30；（4）避免偶然性，便于找出规律；（5）如图；（6）通过铅笔芯的电流与其两端的电压成正比．

点评 本题考查了实验的注意事项和电路故障的判断、电压表的读数、实验中多次测量的目的等，关键是控制变量法的应用，平时学习时一定注意该方法的掌握与应用．