Question

16．在“探究电流与电压的关系”过程中，实验室提供的器材有：电源电压4.5V且不   变，小灯泡标有“2.5V  0.3A”，定值电阻R 的阻值 10Ω，滑动变阻器R₀上标有“50Ω?1A”字样，学生用双量程电流表和电压表，导线若干：

（1）某实验小组经过相互讨论，完成了该实验方案的三次设计．
由图1到图2，改进的理由是小灯泡灯丝电阻受温度影响较大；
由图2到图3，改进的理由是可以多次测量求平均值．
（2）根据图3实验过程中，如果出现了电流表示数为0，电压表示数接近4.5V，电路发生的故障可能是电阻断路．
（3）排除故障后，调节滑动变阻器，测出通过电阻R的电流和对应的电压值，如表所示，分析数据后发现表格中电流值与电压值不成正比，检查两电表均无故障，你认为可能的原因是电流表使用前没有校零；

U/V	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0
I/A	0.09	0.14	0.19	0.24	0.29	0.34

（4）在图3所示的电路中，闭合开关S，移动变阻器滑片P到某位置时，发现两电表中某一个表的指针达到满刻度，如图4（a）或（b）所示．此时电流表的示数为0.3A，电压表的示数为3V．

Answer 1

分析 （1）“探究电流与电压”实验，采用的研究方法是控制变量法．需要控制的物理量是电阻，变化的物理量是电压；
（2）电流表示数为0，说明电路中有断路，电压表示数接近4.5V，说明电压表和电源连接的部分电路无断路；
（3）根据欧姆定律进行分析解答；
（4）检查两电表均无故障，说明测量过程正确；分析数据后发现，表格中电流值都减掉0.05A时，电流值与电压值成正比；

解答 解：（1）研究电流与电压的关系，必须保持电阻值一定．小灯泡灯丝电阻受温度影响较大，如果两端电压发生改变，不仅电流发生变化，灯丝阻值也会改变，要保持电阻不变，应该使用定值电阻，所以电路图应由1改到2；为了防止偶然性的发生，一般要进行多次测量，滑动变阻器能改变电路中的电流和电压，从而达到多次测量的目的，所以电路图应由2改到3；
（2）电流表的示数为零说明电路中有断路，再根据电压表的示数判断出电路故障．电压表示数为3V等于电源电压，说明电压表的两个接线柱和电源连接的部分没有断路，所以故障是电阻断路了；
（3）分析表格中数据可知：电流值都去掉0.04A时，电流值与电压值成正比，所以可能的原因是电流表使用前没有校零．
（4）若电流表满刻度，则电路总电阻为${R}_{总}=\frac{U}{I}=\frac{4.5V}{0.6A}=7.5Ω＜10Ω$，故电流表满刻度不可能，应是电压表满刻度，由于电源电压为4.5V，故电压表示数为3V；此时电流表的示数为I$I=\frac{U}{R}=\frac{3V}{10Ω}=0.3A$．
故答案为：（1））小灯泡灯丝电阻受温度影响较大；可以多次测量求平均值；（2）电阻断路；（3）电流表使用前没有校零；（4）0.3A；3V．

点评 探究电流跟电阻关系的实验中，为了保持电阻两端的电压不变，根据串联电路的特点和欧姆定律得出定值电阻R与滑动变阻器连入电路的电阻阻值关系．