Question

17．小明同学在做“探究电流与电压的关系”实验时，准备了以下器材：新1号干电池两节，电流表（0～0.6A，0～3A）、电压表（0～3V，0～15V）、滑动变阻器（20Ω、2A）、定值电阻、开关各一只、导线若干．根据图1所示的电路图进行实验．
（1）用笔画线代替导线，按照图1所示电路，将图2的实物图连接完整．
（2）连接电路．闭合开关前，滑动变阻器滑片P用处于B（选填“A”或“B”）端．
（3）闭合开关，发现电流表无示数，电压表指针明显偏转，原因可能是定值电阻断路．实验过程中，要使电压表示数逐渐变大，滑动变阻器滑片P应向左（选填“左”或“右”）移动．
（4）试验中通过调节滑动变阻器滑片P，测出通过定值电阻R的不同电流和对应的电压值如表所示．老师看后说其中一次是错误的，帮小明分析出错的是第1次，原因是最小电压不小于0.6V．除去错误数据，所测该定值电阻的阻值约是5.2Ω．（结果精确到0.1）

实验次数	1	2	3	4	5
电压/V	0.5	1.2	1.6	2.2	2.6
电流/A	0.10	0.24	0.31	0.42	0.48

（5）小明通过表格中的数据得知，通过定值电阻的电流跟它两端的电压成正比．
（6）“探究电流与电压的关系”进行多次测量的目的是发现其中的普遍规律．

Answer 1

分析 （1）根据电源电压确定电压表量程，由题中表格中电流的示数确定电流表的量程，根据电路图连接实物电路图；
（2）为保护电路，闭合开关前，滑片要移到阻值最大处；
（3）常见的电路故障有断路与短路，根据电路故障现象分析电路故障原因．根据串联电路电压的规律和分压原理分析；
（4）根据欧姆定律求出电阻的大约值，因连接电路时，变阻器连入电路中的电阻最大，根据分压原理求出此时电压表的示数，从而找出问题所在；为提高测量的准确度，将平均值做为测量结果；
（5）分析表中数据得出结论．
（6）多次测量的目的一是为了取平均值减小误差，二是为了得出具有普遍性的结论，根据实验目的确定答案．

解答 解：（1）已知电流表选择0～0.6A，因此将电流表0.6A接线柱与，把滑动变阻器金属杆右端接线柱与电流表“0.6”接线柱连接起来，将电压表小量程并联在电阻的两端，实物连接下图所示：

（2）在闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片置于阻值最大处，即P置于B端，这样可以起到保护电路的作用；
（3）闭合开关S，移动滑动变阻器的滑片P，电流表无示数，说明电路可能存在断路；电压表的指针有明显的偏转，说明电压表与电源两极相连，与电压表并联电路之外电路不存在断路，则与电压表并联的定值电阻断路了；
已知定值电阻与滑动变阻器串联，根据串联分压的特点可知，实验过程中，要使电压表示数逐渐变大，由串联电路电压的规律，应减小滑动变阻器两端电压，由分压原理，应减小变阻器连入电路中的电阻大小，则滑动变阻器滑片P应向左移动；
（4）已知滑动变阻器（20Ω、2A）、干电池（1.5V）两节，即电源电压为3V，
根据欧姆定律R=$\frac{U}{I}$，由表中数据分别计算出5次测量的电阻值约为5Ω、5Ω、5.2Ω、5.2Ω、5.4Ω，由图可知，滑动变阻器与定值电阻串联，在第一次实验时，滑动变阻器调到阻值最大处，即20Ω，根据分压原理，此时定值电阻的电压最小；
因为定值电阻不小于5Ω，定值电阻与变阻器的最电阻之比不小于1：4，根据分压原理可知，定值电阻两端电压不小于$\frac{1}{1+4}$×3V=0.6V，因第1次电压为0.5V，所以出错的是第1次；
将第2-5数据取平均值作为测量结果，则R=$\frac{5Ω+5.2Ω+5.2Ω+5.4Ω}{4}$=5.2Ω；
（5）横向比较表中从2-5的数据，考虑到误差因素有：电压变为原来的几倍，通过的电流变为原来的几倍，即在电阻一定时，定值电阻的电流跟它两端的电压成正比；
（6）探究电流与电压的关系进行多次测量的目的是：为了避免结论的偶然性，发现其中的普遍规律．
故答案为：（1）如上图；
（2）B；
（3）定值电阻断路；   左；
（4）1；最小电压不小于0.6V；  5.2；
（5）正；
（6）发现其中的普遍规律；

点评 本题探究电流与电压的关系，考查了连接实物电路图、实验注意事项、电路故障分析、实验数据分析处理、控制变量法及归纳法的运用，是实验的常考问题，一定要掌握．