Question

16．在探究“電流與電阻關系”的實驗中，滿足實驗要求的器材有：

A．電源（電壓為9V）；
B．電流表A（量程0～0.6A，0～3A）；
C．電壓表V（量程0～3V，0～15V）；
D．滑動變阻器R；
E．電阻箱R₀；
F．開關S一個，導線若干．則：
（1）在連接電路的過程中，開關S應該是斷開的．
（2）請用鉛筆畫線代替導線在圖甲中將實驗器材連接起來，使之成為符合實驗要求的電路（電流表選用0～0.6A的量程，電壓表選用0～15V的量程；部分導線已連接好）．
（3）在實驗過程中，當電阻箱R₀的阻值變小時，為了完成該實驗研究，應該將滑動變阻器R的滑片P向B端滑動（選填“A”或“B”）．
（4）在實驗中，為了獲得多組不同的數(shù)據，改變電阻箱R₀的阻值，移動滑動變組器的滑片，測出相應的電流值I，并記錄．在平面直角坐標系中，若以電流I為縱坐標，以$\frac{1}{R}$為橫坐標，使圖象完全在經過坐標原點的直線上（電壓、電流、電阻采用的單位分別為V、A、Ω）．
（5）在某次實驗中，當電阻箱R₀的阻值為50Ω時，電流表對應的示數(shù)如圖乙所示，其示數(shù)為0.12A；測出多組數(shù)據后，按（4）問的方法用描點法作圖，在連線時發(fā)現(xiàn)只有一個點（0.04，0.20）使圖象明顯不能成為一條直線，經實驗小組同學回憶，是由于將電阻箱R₀的阻值由40Ω變換為該數(shù)據點對應的阻值時，沒有調節(jié)滑動變阻器的滑片就讀取了電流值而造成的．

Answer 1

分析 （1）在連接電路的過程中，為保護電路，開關S應該是斷開的；
（2）電流表選用0～0.6A的量程串聯(lián)在電路中，電壓表選用0～15V的量程與電阻箱并聯(lián)，變阻器按一上一下接入電路中；
（3）先根據分壓原理確定當電阻箱R₀的阻值變小時電壓表示數(shù)的變化，根據研究電流與電阻有關系時，要控制電壓表示數(shù)不變，根據串聯(lián)電路電壓的規(guī)律確定滑片移動的方向；
（4）在電壓不變時，電流與電阻成反比，即電流與電阻的倒數(shù)成正比，據此回答；
（5）根據圖乙電流表小量程讀數(shù)，根據歐姆定律求電壓表示數(shù)；
根據點（0.04，0.20）的坐標，求出R₀的大小，根據歐姆定律和串聯(lián)電路電壓的規(guī)律求出變阻器連入電路中的電阻大小；
根據串聯(lián)電路電壓的規(guī)律和分壓原理求出變換錯誤數(shù)據點之前定值電阻的大小．

解答 解：（1）在連接電路的過程中，開關S應該是斷開的；
（2）電流表選用0～0.6A的量程串聯(lián)在電路中，電壓表選用0～15V的量程與電阻箱并聯(lián)，變阻器按一上一下接入電路中，如下所示：

（3）當電阻箱R₀的阻值變小時，根據分壓原理，電壓表示數(shù)變小，探究“電流與電阻關系”的實驗中，要控制電壓表示數(shù)不變，為了完成該實驗研究，應增大電壓表示數(shù)，根據串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，應減小變阻器的電壓，由分壓強原理，變阻器連入電路 中的電阻變小，該將滑動變阻器R的滑片P向B端滑動．
（4）在電壓不變時，電流與電阻成反比，即電流與電阻的倒數(shù)成正比；故在平面直角坐標系中，若以電流I為縱坐標，以$\frac{1}{R}$為橫坐標，使圖象完全在經過坐標原點的直線上．
（5）圖乙中電流表小量程分度值為0.02A，示數(shù)為0.12A，由歐姆定律：電壓表示數(shù)：
U_表=I₁R₁=0.12A×50Ω=6V不變，
坐標點是（0.04，0.20），
$\frac{1}{{R}_{0}}$=0.04Ω^-1，R₀=25Ω，此時電路中的電流I=0.20A，
由歐姆定律I=$\frac{U}{R}$得，電阻箱R₀兩端的電壓U₀=IR₀=0.20A×25Ω=5V，
則滑動變阻器兩端的電壓U_滑=U-U₀=9V-5V=4V，
此時滑動變阻器接入電路中的阻值R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{4V}{0.20A}$=20Ω，
由圖象可知，變換錯誤數(shù)據點之前，此時滑動變阻器兩端的電壓U_滑′=U-U_V=9V-6V=3V，電壓表示數(shù)為變阻器電壓的$\frac{6V}{3V}$=2倍，根據分壓原理，定值電阻的阻值大小為變阻器連入電路中電阻的2倍，即為R₀=2×20Ω=40Ω
故是將R₀的阻值由40Ω變換為錯誤數(shù)據點對應阻值時，未調節(jié)滑片P就讀取電流而造成的．
故答案為：（1）斷開的；（2）如上所示；（3）B；（4）$\frac{1}{R}$；（5）0.12；40．

點評 本題探究電流與電阻關系，考查實驗注意事項、電路的連接、操作過程、數(shù)據的處理和電流表讀數(shù)、串聯(lián)電路的規(guī)律和歐姆定律及控制變量的運用，難度較大．