Question

18．小华做了以下电学实验．
（1）他用“伏安法”测电阻；
①请用笔画线代替导线，将图1所示的实物电路连接完整．
②在连接电路时，开关应断开，滑动变阻器滑片P应位于B端（选填“A”或“B”）．
③闭合开关，滑动变阻器滑片P移动到某一位置，电压表的示数为1.5V，电流表的示数如图2所示，其示数为0.3A，则R的阻值是5Ω．实验中需要多次测量求平均值的目的是减小误差．
（2）他想设计一个电路探究电流产生的热量与电流和电阻的关系．提供的器材是：图3所示的三个插有温度计的相同玻璃瓶（瓶内装有质量、温度相同的煤油，三根电阻丝的电阻大小关系为：R_甲=R_乙＞R_丙），还有一个滑动变阻器，一个单刀单掷开关，一个单刀双掷开关（符号），电源以及若干导线．
①本实验中通过观察温度计示数比较电流产生的热量多少．
②请你选择合适的器材，设计一个不能拆装且合理的实验电路，在虚线框内画出实验电路图，并标出选择的电阻．

Answer 1

分析 （1）①在连接电路时，电压表要与被测电阻并联，且注意接线柱的选择；
②连接电路时，开关应断开，滑动变阻器的滑片置于最大阻值处；
③根据电流表的量程和分度值，看准指针位置读数；再根据欧姆定律的变形公式计算电阻的大小；实验中多次测量取平均值可减小误差；
（2）①在探究电流产生的热量与电流和电阻的关系的实验中，通过观察温度计的示数比较电流产生热量的多少；
②根据控制变量法，分别探究与电流和电阻的关系，并控制相应的量不变，据此选择合适的电阻设计出电路图．

解答 解：（1）①在连接电路时，电压表要与被测电阻并联，因电源为两节干电池，所以接线柱选择“3”即可，如图1所示；

②连接电路时，开关应断开，滑动变阻器的滑片置于最大阻值处，本图中，应将滑片置于B端；
③图2中电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，则电流表的读数为0.3A；
根据欧姆定律I=$\frac{U}{R}$得，
电阻的大小R=$\frac{U}{I}$=$\frac{1.5V}{0.3A}$=5Ω；实验中需要多次测量求平均值的目的是为了减小误差；
（2）①在探究电流产生的热量与电流和电阻的关系的实验中，通过观察温度计的示数比较电流产生热量的多少；
②方法一：根据控制变量法，在探究电流产生的热量与电阻的关系时，应使电流的大小相同，使用两只阻值不同的电阻，将它们串联，为了探究与电流的关系，还要增加滑动变阻器，其电路图如下图4所示：

方法二：R_甲与R_丙串联后，再与R乙并联，直接比较R_甲与R_丙可探究产生热量与电阻的关系，比较R_甲与R_乙可探究产生热量与电流的关系，如图5所示．

故答案为：（1）①见上图；②断开；B；③0.3；5；减小误差；（2）①温度计示数；②见上图4和图5．

点评 本题考查了伏安法测电阻实验中的一些操作要求和实验细节，同时还考查了探究电流产生热量与电流、电阻关系的实验电路设计，这是本题的难点，值得我们关注．