Question

13．小偉在探究電流與電阻關(guān)系的實驗中，采用了如圖1所示的電路圖，實驗中他選用的定值電阻分別是5Ω、10Ω、15Ω，電源由兩節(jié)新的干電池組成，滑動變阻器的阻值范圍是0～15Ω．
（1）請按照電路圖并選擇合適的量程，一筆代替導線將圖2中的實物連接完整；
（2）連接電路時開關(guān)應(yīng)處于斷開狀態(tài)，滑動變阻器的滑片應(yīng)滑至C端（選填“C”或“D”）；
（3）小偉在實驗過程中始終保持滑動變阻器的滑片位置不變，先后在M、N間換上5Ω、10Ω和15Ω的電阻，并記錄電流表的示數(shù)．他這樣錯誤操作將導致結(jié)果電流和電阻不成反比；
（4）正確操作應(yīng)是每次更換電阻、閉合開關(guān)后，首先應(yīng)調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使幾次測量的電壓
保持一定（相同），然后再記錄電流表的示數(shù)；
（5）某此實驗中電流表、電壓表的示數(shù)如圖3所示，根據(jù)你前面選擇的量程，則電流表的示數(shù)是0.3A，電壓表的示數(shù)是1.5V．

Answer 1

分析 （1）在此題中，電壓表的量程看電源電壓，電流表的量程要以電路中可能出現(xiàn)的最大電流值為選擇的依據(jù)．連接電路時，要注意電流表、電壓表的正負接線柱．
（2）在電路沒有連接好之前，開關(guān)一直是斷開的，這是為了防止電路中有短路的地方而導致用電器損壞；閉合開關(guān)前將滑動變阻器的滑片達到最大阻值出，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）（4）研究電流與電阻的關(guān)系時，要控制導體兩端的電壓相同，從這個角度來分析造成結(jié)論不正確的原因．
（5）根據(jù)電壓表和電流表選擇的量程和最小分度值，讀出電壓表和電流表的示數(shù)．

解答 解：（1）此題中由于電源是由兩節(jié)干電池組成，故電源電壓為3V，所以，電壓表的量程選0～3V．當滑動變阻器接入電路的電阻為零，定值電阻的阻值為5Ω時，電路中的電流最大．此時I_大=$\frac{U}{I}$=$\frac{3V}{5Ω}$=0.6A，也不超過0.6A，所以電流表的量程選擇0～0.6A．故連接電路圖如下：

（2）在連接電路時開關(guān)應(yīng)處于斷開狀態(tài)，這是為了防止電路中有短路的地方而導致?lián)p壞用電器；通常在使用前應(yīng)將電阻值調(diào)至最大阻值處即C處；
（3）在滑動變阻器的電阻值Rp不變的情況下，電路中由于將5Ω的定值電阻換成10Ω的定值電阻，使整個電路的電阻值R總增大．利用公式I=$\frac{U}{R}$可知，電路中的總電流I減�。�此時滑動變阻器兩端的電壓Up=IRp，由于Rp不變，I減小，導致了Up的減小，而定值電阻兩點之間的電壓等于總電壓減去滑動變阻器兩端的電壓，由于滑動變阻器兩端的電壓減小導致了定值電阻兩點之間的電壓增大．而在研究電流與電阻的關(guān)系時，要控制導體兩端的電壓相同，他沒有調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使幾次測量的電壓保持一定（相同）．
（4）該同學完成一次試驗后，為確保測量結(jié)果的準確性，每次更換電阻、閉合開關(guān)后，首先應(yīng)調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使幾次測量的電壓保持一定（相同），然后再記錄電流表的示數(shù)．
（5）電流表選擇量程0～0.6A，分度值為0.02A，故讀數(shù)為0.3A；電壓表選擇量程0～3V，分度值為0.1V，故讀數(shù)為1.5V．
故答案為：
（1）見上圖；
（2）斷開；C；
（3）導致結(jié)果電流和電阻不成反比；
（4）調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使幾次測量的電壓保持一定（相同）；
（5）0.3；1.5．

點評 此題是電學實驗的重點題目，考查了實物圖的連接、電表量程的選擇及讀數(shù)、滑動變阻器的使用方法、電流與電阻的關(guān)系，以及控制變量法的實際應(yīng)用，考查全面，利用控制變量法來研究電流與導體電阻的關(guān)系時，定值電阻的改變，可以使其兩端的電壓改變，要注意到這個細節(jié)．