Question

1．綺妍同學為了探究“電流與電壓、電阻的關(guān)系”，設(shè)計了如圖12-甲的實驗電路，她在學校實驗室找來了如下一些實驗器材：電壓恒為3V的電源，電流表、電壓表各一只，一個開關(guān)，阻值分別為5Ω、10Ω、20Ω、50Ω的定值電阻各一個，滑動變阻器上標有“20Ω  1A”字樣，導線若干．

（1）請你用筆畫線代替導線，將圖乙中的實物連接完整．
（2）閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑動變阻器滑片滑到最右端（選填“左”或“右”）．
（3）閉合開關(guān)，綺妍同學發(fā)現(xiàn)電流表無示數(shù)，電壓表指針有明顯偏轉(zhuǎn)，原因可能是R開路．
（4）故障排除后，綺妍同學先把10Ω的電阻接入電路，移動滑變阻器滑片，使電壓表示數(shù)為2V，讀出電流表示數(shù)后，斷開開關(guān)，她拆下10Ω的電阻，改換成阻值為20Ω的電阻繼續(xù)做實驗，閉合開關(guān)，電壓表示數(shù)如圖12-丙所示，其示數(shù)是2.4V，要完成這次實驗，接下來她應(yīng)將變阻器滑片向右端（選填“左”或“右”）移動，使電壓表的示數(shù)為2 V．
（5）綺妍同學還把5Ω的電阻接入電路中，來探究“電流與電壓的關(guān)系”．她通過調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片P，測出通過定值電阻R的不同電流和對應(yīng)的電壓值，并記錄在下表中．老師看了表中的實驗數(shù)據(jù)后，卻說其中有一次是錯誤的數(shù)據(jù)．請你幫她分析一下，出錯的是第1次，原因是定值電阻兩端電壓最小為0.6V，電流為0.12A．

實驗次數(shù)	1	2	3	4	5	6
電壓U/V	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0
電流I/A	0.1	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6

（6）實驗結(jié)束后，綺妍同學向老師提出可以用小燈泡來代替定值電阻，進行“電流與電壓關(guān)系”的實驗探究，老師指出這個實驗操作是不可行的，原因是由于燈絲的電阻受溫度的影響．

Answer 1

分析 （1）分析圖甲所示電路結(jié)構(gòu)，明確各電路元件的連接方式，然后連接實物電路圖；
（2）閉合開關(guān)前將滑動變阻器的滑片達到最大阻值處，是為了讓電路中有較大的電阻，防止電路中電流過大而燒壞用電器；
（3）閉合開關(guān)時，由電流表示數(shù)判斷是短路還是斷路，再由電壓表判斷故障的具體位置；
（4）根據(jù)串分壓的知識，定值電阻的阻值變大，兩端電壓變大，要保持其兩端電壓不變，應(yīng)增大變阻器的阻值；
（5）根據(jù)串聯(lián)分壓的特點分析；
（6）知道燈絲的電阻受溫度的影響，要探究電流與電壓的關(guān)系，需保持電阻不變．

解答 解：（1）由圖甲所示電路圖可知，定值電阻R與滑動變阻器串聯(lián)，變阻器采用“一上一下，各用一個”的接法，電壓表與定值電阻并聯(lián)，由于電源電壓只有3V，故電壓表采用0-3V量程，電流表串聯(lián)在電路中，根據(jù)電路圖連接實物電路圖，如圖所示．
（2）防止電路中電流過大而燒壞用電器，通常在閉合開關(guān)前將滑動變阻器的滑片達到最大阻值處，由圖可知，應(yīng)滑至右端；
（3）電流表指針無偏轉(zhuǎn)，電路可能存在斷路；電壓表指針有明顯的偏轉(zhuǎn)，說明電壓表與電源兩極相連，電壓表并聯(lián)電路之外不存在斷路，則電路故障是R開路；
（4）由圖可知，電壓表所選量程為0～3V，根據(jù)指針位置可知，其示數(shù)是2.4V，拆下阻值為10Ω的電阻改換成阻值為20Ω的電阻．閉合開關(guān)，電壓表的示數(shù)會變大，應(yīng)增大滑動變阻器的阻值，則應(yīng)將變阻器滑片向右移動，使電壓表的示數(shù)不變?yōu)?V；
（5）已知滑動變阻器（20Ω、1A）、定值電阻（5Ω）、干電池（1.5V）兩節(jié)，即電源電壓為3V，
由圖可知，滑動變阻器與定值電阻串聯(lián)，在第一次實驗時，滑動變阻器調(diào)到阻值最大處，即20Ω，因為定值電阻為5Ω，其電阻之比為4：1，根據(jù)串聯(lián)分壓的特點可知，定值電阻兩端電壓為$\frac{1}{5}$×3V=0.6V，即出錯的是第1次，原因是定值電阻兩端電壓最小為0.6V，電流為0.12A．
（6）由于燈絲的電阻受溫度的影響，要探究電流與電壓的關(guān)系，需保持電阻不變，所以不能用小燈泡做此實驗．
故答案為：（1）如圖； （2）右；（3）R開路；（4）2.4；右；2；（5）1； 定值電阻兩端電壓最小為0.6V，電流為0.12A；（6）由于燈絲的電阻受溫度的影響．

點評 本題考查了連接實物電路圖、實驗數(shù)據(jù)處理、實驗操作分析、實驗操作改進等問題，實驗操作分析及實驗改進措施是本題的難點，要根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理認真分析，然后提出改進措施．