Question

15．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由同种材料制成的金属丝，将金属丝拉直后连接在A、B接线柱上，在金属丝上安装一个可滑动的金属夹P．实验室还提供了下列器材：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）为了测量AP段的电阻R，他们连接了如图甲所示的电路，请用笔画线代替导线，把图中还没有连接的一根导线接上，使电路完整．

（2）闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移至变阻器的最右（ 选填“左”或“右”） 端．
（3）闭合开关，移动滑动变阻器的滑片，测得电压表的读数为2.0V，电流表指针偏转如图乙所示，此时金属丝的电阻R=5Ω．
（4）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，数据如下表：

L/cm	15	30	45	60	75
R/Ω	2.5	5	7.5	10	12.5

分析表中数据，可知R与L的关系是：当导体的材料和横截面积一定时，导体的长度越长，电阻越大（选填“越大”或“越小”）．
（5）在实验中，探究金属丝电阻大小与长度的关系时，必须保持导体的材料和横截面积一定，这种研究问题的科学方法叫控制变量法．

Answer 1

分析 （1）掌握电流表、电压表、滑动变阻器的连接方式，注意电流表、电压表量程的选择及正负接线柱的接法，滑动变阻器要接一上一下；
（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）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R=$\frac{U}{I}$计算电阻值；
（4）分析电阻和长度的变化关系，得出结论；
（5）根据控制变量法进行分析．

解答 解：
（1）因为电池电压为3V，所以电压表的量程选择0～3V的量程，将电压表3V的接线柱与滑片P相连；将电流表与电阻串联，将电流表的负接线柱与接线柱B连接，如下图所示：

（2）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最右端；
（3）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0.4A；
则R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2V}{0.4A}$=5Ω．
（4）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；导体的长度越长，电阻越大；
（5）探究金属丝电阻大小与长度的关系时，必须保持导体的材料和横截面积一定，用到了控制变量法．
故答案为：（1）如上图；（2）右； （3）5； （4）越大；（5）控制变量法．

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．