Question

12．小伟和小亮两位同学在“探究电流与电压的关系”的实验中，电源使用两节新干电池，滑动变阻器R′的规格是“20Ω  2A”．

（1）如图甲所示是小伟画出的电路图，小亮进行实物连线如图乙所示，请你在虚线框内把电路图补画完整（要求与实物电路对应）．
（2）开关闭合前，小亮发现电流表的指针在零刻度线左端，如图丙所示，其原因是A（填“A”或“B”）   A．电流表没有调零   B．电流表的正负接线柱接反了
（3）确认电路无误后，闭合开关进行实验，第4次实验时电流表示数为0.5A，电压表示数如图丁所示，记为2.5V；他们记录的数据如下表所示，老师指出其中一组数据有拼凑的嫌疑，你认为是第①组（填写实验序号），理由是第1次实验的电流不可能低至0.12A．

实验序号	①	②	③	④
电压/V	0.5	1.2	1.8
电流/A	0.10	0.24	0.34	0.5

（4）排除有拼凑嫌疑的数据后，分析数据可以得到的结论是：在电阻不变时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比；
（5）小伟利用实验数据还计算出定值电阻R的阻值为5.1Ω（结果保留一位小数）；
（6）以下实验与“探究电流与电压的关系”进行多次测量的目的不相同的是C．
A．探究影响滑动摩擦力大小的因素
B．探究杠杆的平衡条件
C．刻度尺侧物体的长度
（7）如果将实验电路中的电阻R更换成一个额定电压为3.8V、阻值约为10Ω的小灯泡后，要进行“测量小灯泡的额定电功率”的实验，则对实验电路还必须进行怎样的改动：增加一节干电池（或增大电源电压），并将电压表的量程改为0～15V．

Answer 1

分析 （1）根据实物图可知，滑动变阻器与定值电阻串联，电压表测量定值电阻两端电压，电流表测量电路电流；据此完善电路图；
（2）当电流表的正负接线柱接反后，指针将反向偏转；
（3）根据电压表的量程、分度值以及指针的位置读出电压表的示数；根据表格中数据代入R=$\frac{U}{I}$计算出电阻的阻值，根据滑动变阻器的最大阻值计算出电阻两端的最小电压便可得出；
（4）电阻一定时，电流与电压成正比；
（5）根据欧姆定律的应用求出R的阻值；
（6）多次实验的目的：①多次测量求平均值来减小误差；②多次测量寻找普遍规律；
（7）从电源、电压表、电流表的量程进行分析．

解答 解：（1）电路图和实物图各元件应一一对应，所以变阻器滑片以右的电阻丝连入电路中，如下图所示：

（2）开关闭合前，没有电流通过，电流表的指针在零刻度线左端，说明电流表指针没有调零，故选A；
（3）根据图丁可知，电压表量程为0～3V，分度值为0.1V，示数为2.5V；
由表格中数据知，当电压为1.2V时，电流为0.24A，所以R=R₂=$\frac{{U}_{2}}{{I}_{2}}$=$\frac{1.2V}{0.24A}$=5Ω；
滑动变阻器的最大阻值为20Ω，当其阻值最大时，电阻两端的电压最小，
电路中的电流I=$\frac{U}{R+{R}_{滑}}$=$\frac{3V}{5Ω+20Ω}$=0.12A；
U_R=IR=0.12A×5Ω=0.6V，即电路中的最小电流为0.12A，定值电阻两端最小电压为0.6V，而第一组数据，其电压值和电流值都低于可能达到的最小电压和电流，所以有拼凑的嫌疑；
（4）根据表中数据可知，当电压变为原来几倍时，电流也随之变为原来的几倍；
因此根据表中数据可得出的结论：电阻一定时，电流与电压成正比；
（5）由（3）可知，第②次实验的阻值R₂=5Ω；
③次实验的阻值：R₃=$\frac{{U}_{3}}{{I}_{3}}$=$\frac{1.8V}{0.34A}$≈5.3Ω；
第④次实验的阻值：R₄=$\frac{{U}_{4}}{{I}_{4}}$=$\frac{2.5V}{0.5A}$=5Ω；
定值电阻R的阻值：R=$\frac{5Ω+5.3Ω+5Ω}{3}$=5.1Ω；
（6）探究电流与电压的关系时，多次测量为了寻找普遍规律；
A、探究影响滑动摩擦力大小的因素，多次测量为了寻找普遍规律；
B、探究杠杆的平衡条件，多次测量为了寻找普遍规律；
C、刻度尺测物体的长度，多次测量求平均值为了减小误差．
（7）灯泡的额定电压为3.8V，所以电源应增加一节电池或换用电压大于3.8V的学生电源；电压表的量程应改为0～15V．
故答案为：（1）见上图；（2）A；（3）2.5；①；第1次实验的电流不可能低至0.12A；（4）电阻；正；（5）5.1；（6）C；（7）增加一节干电池（或增大电源电压），并将电压表的量程改为0～15V．

点评 此题是“探究电流与电压的关系”实验，考查了学生对滑动变阻器的连接，同时考查了电压表的读数及对数据的分析．解决第3问的关键是利用滑动变阻器的规格计算最小电压或电流．