Question

4．某实验小组探究金属丝电阻大小与长度的关系，他们取一段粗细均匀的金属丝拉直连接在A、B接线柱上，在金属丝上安装一个可滑动的金属夹P，实验室还提供了下来器材：电压表、电流表、电池组（电压3V）、滑动变阻器（20Ω 2A）、刻度尺、开关和导线若干．
（1）请你用笔画线代替导线，将图甲所示的实验电路连接完整（要求滑动变阻器的滑片P向左移动时电流表的示数变大）．
（2）闭合开关前，将滑动变阻器的滑片移至变阻器的最右（选填“左”或“右”）端
（3）该实验小组闭合开关后，小天同学观察发现电压表的读数为3V，电流表的指针几乎没有发生偏转，则电路可能出现的故障是电阻丝AP部分发生发生断路．
（4）某次实验中测得电压表的读数为2.1V，电流表指针偏转如图乙所示，则电流的读数为I=0.42A，此时金属丝的电阻R=5Ω．
（5）实验中移动金属夹P，分别测得AP段的长度L和对应的电阻值R，数据如表：

L/cm	30	40	50	60	70	80
R/Ω	2.1	2.8	3.5	4.2	4.9	5.6

分析表中数据，可知其它条件不变，导体的电阻与长度成正比．
（6）小虎同学认为，由于电源电压没有超过电压表所选量程的最大值，因此在闭合开关前，可以将变阻器的滑片置于任意位置，你认为他的想法是错误（选填“正确”或“错误”）的，理由是：电流表的测量值可能超过所选量程的最大值．

Answer 1

分析 （1）根据滑动变阻器的滑片P向左移动时电流表的示数变大将变阻器连入电路中；
（2）为防止电流过大，在闭合开关前，需将滑动变阻器的滑片移至最大阻值处；
（3）电流表的指针几乎没有发生偏转，电路可能为断路；发现电压表的读数为3V，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的支路以外的电路是连通的，则与电压表并联的电阻丝断路了；
（4）在进行电流表的读数时，需先确定电流表的量程和分度值，根据公式欧姆定律计算电阻值；
（5）分析电阻和长度的变化关系，得出结论；
（6）电路中电阻过小时，会导致电流太大，根据电流表的正确使用方法分析解答．

解答 解：（1）变阻器的滑片P向左移动时电流表的示数变大，即连入电路中的电阻变小，将滑片左边电阻丝连入电路中，如下所示：

（2）闭合开关前，为了保护电路，应将滑动变阻器的滑片移至最大阻值处，由于滑动变阻器接的下面左边的接线柱，所以闭合开关前，将滑动变阻器的滑片移至变阻器的右端；
（3）经分析，发现电压表的读数为3V，电流表的指针几乎没有发生偏转，则电路可能出现的故障是电阻丝AP部分发生断路；
（4）由图乙知，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，所以示数为0.42A；
则R=$\frac{U}{I}=\frac{2.1V}{0.42}$=5Ω；
（5）由表格中数据知，电阻长度增大为原来的几倍，电阻值便增大为原来的几倍或电阻值与长度的比值是一个常数，所以其它条件不变，导体的电阻与长度成正比；
（6）若电路中由于电路连接问题使电路中的电流过大，超过电流表的量程，会烧坏电流表，所以在闭合开关前，要把滑动变阻器的滑片移至最大阻值处．
故答案为：（1）如上图所示；
（2）右；
（3）发生断路；
（4）0.42；5；
（5）其它条件不变，导体的电阻与长度成正比；
（6）错误；电流表的测量值可能超过所选量程的最大值．

点评 此题是探究金属丝电阻大小与长度的关系，考查了有关滑动变阻器、电流表的连接及读数，同时考查了电阻的计算及根据实验数据得出结论的能力，是一道综合性很强的题目..