Question

12．小偉和小亮兩位同學(xué)在“探究電流與電壓的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，電源使用兩節(jié)新干電池，滑動(dòng)變阻器R′的規(guī)格是“20Ω  2A”．

（1）如圖甲所示是小偉畫(huà)出的電路圖，小亮進(jìn)行實(shí)物連線如圖乙所示，請(qǐng)你在虛線框內(nèi)把電路圖補(bǔ)畫(huà)完整（要求與實(shí)物電路對(duì)應(yīng)）．
（2）開(kāi)關(guān)閉合前，小亮發(fā)現(xiàn)電流表的指針在零刻度線左端，如圖丙所示，其原因是A（填“A”或“B”）   A．電流表沒(méi)有調(diào)零   B．電流表的正負(fù)接線柱接反了
（3）確認(rèn)電路無(wú)誤后，閉合開(kāi)關(guān)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，第4次實(shí)驗(yàn)時(shí)電流表示數(shù)為0.5A，電壓表示數(shù)如圖丁所示，記為2.5V；他們記錄的數(shù)據(jù)如下表所示，老師指出其中一組數(shù)據(jù)有拼湊的嫌疑，你認(rèn)為是第①組（填寫(xiě)實(shí)驗(yàn)序號(hào)），理由是第1次實(shí)驗(yàn)的電流不可能低至0.12A．

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	①	②	③	④
電壓/V	0.5	1.2	1.8
電流/A	0.10	0.24	0.34	0.5

（4）排除有拼湊嫌疑的數(shù)據(jù)后，分析數(shù)據(jù)可以得到的結(jié)論是：在電阻不變時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比；
（5）小偉利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)還計(jì)算出定值電阻R的阻值為5.1Ω（結(jié)果保留一位小數(shù)）；
（6）以下實(shí)驗(yàn)與“探究電流與電壓的關(guān)系”進(jìn)行多次測(cè)量的目的不相同的是C．
A．探究影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素
B．探究杠桿的平衡條件
C．刻度尺側(cè)物體的長(zhǎng)度
（7）如果將實(shí)驗(yàn)電路中的電阻R更換成一個(gè)額定電壓為3.8V、阻值約為10Ω的小燈泡后，要進(jìn)行“測(cè)量小燈泡的額定電功率”的實(shí)驗(yàn)，則對(duì)實(shí)驗(yàn)電路還必須進(jìn)行怎樣的改動(dòng)：增加一節(jié)干電池（或增大電源電壓），并將電壓表的量程改為0～15V．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)物圖可知，滑動(dòng)變阻器與定值電阻串聯(lián)，電壓表測(cè)量定值電阻兩端電壓，電流表測(cè)量電路電流；據(jù)此完善電路圖；
（2）當(dāng)電流表的正負(fù)接線柱接反后，指針將反向偏轉(zhuǎn)；
（3）根據(jù)電壓表的量程、分度值以及指針的位置讀出電壓表的示數(shù)；根據(jù)表格中數(shù)據(jù)代入R=$\frac{U}{I}$計(jì)算出電阻的阻值，根據(jù)滑動(dòng)變阻器的最大阻值計(jì)算出電阻兩端的最小電壓便可得出；
（4）電阻一定時(shí)，電流與電壓成正比；
（5）根據(jù)歐姆定律的應(yīng)用求出R的阻值；
（6）多次實(shí)驗(yàn)的目的：①多次測(cè)量求平均值來(lái)減小誤差；②多次測(cè)量尋找普遍規(guī)律；
（7）從電源、電壓表、電流表的量程進(jìn)行分析．

解答 解：（1）電路圖和實(shí)物圖各元件應(yīng)一一對(duì)應(yīng)，所以變阻器滑片以右的電阻絲連入電路中，如下圖所示：

（2）開(kāi)關(guān)閉合前，沒(méi)有電流通過(guò)，電流表的指針在零刻度線左端，說(shuō)明電流表指針沒(méi)有調(diào)零，故選A；
（3）根據(jù)圖丁可知，電壓表量程為0～3V，分度值為0.1V，示數(shù)為2.5V；
由表格中數(shù)據(jù)知，當(dāng)電壓為1.2V時(shí)，電流為0.24A，所以R=R₂=$\frac{{U}_{2}}{{I}_{2}}$=$\frac{1.2V}{0.24A}$=5Ω；
滑動(dòng)變阻器的最大阻值為20Ω，當(dāng)其阻值最大時(shí)，電阻兩端的電壓最小，
電路中的電流I=$\frac{U}{R+{R}_{滑}}$=$\frac{3V}{5Ω+20Ω}$=0.12A；
U_R=IR=0.12A×5Ω=0.6V，即電路中的最小電流為0.12A，定值電阻兩端最小電壓為0.6V，而第一組數(shù)據(jù)，其電壓值和電流值都低于可能達(dá)到的最小電壓和電流，所以有拼湊的嫌疑；
（4）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，當(dāng)電壓變?yōu)樵瓉?lái)幾倍時(shí)，電流也隨之變?yōu)樵瓉?lái)的幾倍；
因此根據(jù)表中數(shù)據(jù)可得出的結(jié)論：電阻一定時(shí)，電流與電壓成正比；
（5）由（3）可知，第②次實(shí)驗(yàn)的阻值R₂=5Ω；
③次實(shí)驗(yàn)的阻值：R₃=$\frac{{U}_{3}}{{I}_{3}}$=$\frac{1.8V}{0.34A}$≈5.3Ω；
第④次實(shí)驗(yàn)的阻值：R₄=$\frac{{U}_{4}}{{I}_{4}}$=$\frac{2.5V}{0.5A}$=5Ω；
定值電阻R的阻值：R=$\frac{5Ω+5.3Ω+5Ω}{3}$=5.1Ω；
（6）探究電流與電壓的關(guān)系時(shí)，多次測(cè)量為了尋找普遍規(guī)律；
A、探究影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素，多次測(cè)量為了尋找普遍規(guī)律；
B、探究杠桿的平衡條件，多次測(cè)量為了尋找普遍規(guī)律；
C、刻度尺測(cè)物體的長(zhǎng)度，多次測(cè)量求平均值為了減小誤差．
（7）燈泡的額定電壓為3.8V，所以電源應(yīng)增加一節(jié)電池或換用電壓大于3.8V的學(xué)生電源；電壓表的量程應(yīng)改為0～15V．
故答案為：（1）見(jiàn)上圖；（2）A；（3）2.5；①；第1次實(shí)驗(yàn)的電流不可能低至0.12A；（4）電阻；正；（5）5.1；（6）C；（7）增加一節(jié)干電池（或增大電源電壓），并將電壓表的量程改為0～15V．

點(diǎn)評(píng) 此題是“探究電流與電壓的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)，考查了學(xué)生對(duì)滑動(dòng)變阻器的連接，同時(shí)考查了電壓表的讀數(shù)及對(duì)數(shù)據(jù)的分析．解決第3問(wèn)的關(guān)鍵是利用滑動(dòng)變阻器的規(guī)格計(jì)算最小電壓或電流．