Question

某實驗小組要研究接入電路的合金絲電壓與長度的關系，實驗室提供下列器材：待測合金絲（總長為1m，配導電夾），刻度尺，電流表，電壓表，電源（電壓未知），開關，導線若干．
要求：①能測多組數(shù)據(jù)，使實驗結果盡可能準確；
②通電后，電流表示數(shù)始終不變；③剛閉合開關時，電壓表示數(shù)為0．

（1）根據(jù)實驗要求在圖甲中連成實驗電路（連接電壓表的一根導線已接好）．
（2）根據(jù)所連電路，通電前，導線夾P應置于______（選填“左”或“右”）端，通電后，當導線夾P由圖示位置向右移動時，電壓表的示數(shù)______（選填“增大”、“減小”或“不變”）
（3）某同學根據(jù)實驗中測得的多組電壓、長度值，在如圖乙種做出了合金絲的U--L圖象．由圖象可知U與L的關系為______；已知電流表的示數(shù)為0.5A，則合金絲的電阻為______Ω．

Answer 1

解：（1）電流表需串聯(lián)，因為其示數(shù)始終為0.5A，所以選擇小量程，并且整條合金絲都要接入電路中．電壓表的另一端與導線夾的滑片P相連，才能方便改變合金絲長度，從而研究電壓表示數(shù)的變化；電路連接如圖所示：
（2）實驗要求中明確提出，閉合開關時，電壓表示數(shù)為0，也就是說，電壓表此時不能測量任何一段合金絲兩端的電壓，這只有將滑片P置于最左端才行．導線夾向右移動的過程是一個電壓表測量范圍逐漸變大的過程，也是合金絲電阻不斷變大的過程，根據(jù)歐姆定律，在電流一定時，導線的電阻越大，其兩端的電壓也越大；
（3）觀察圖象可知，U與L的關系呈一條向上的直線，所以可斷定，二者之間成正比．讀取圖象，我們還可以選擇一定長度時其兩端的電壓，利用歐姆定律求出其電阻，再根據(jù)合金絲的電阻與導線的長度成正比的特點，求取整條合金絲的電阻．比如我們可以從圖中找出長度為0.5m時，其兩端的電壓為1.2V，利用歐姆定律，其電阻，1m長的合金絲的電阻正好是它的2倍，即4.8Ω．
故答案為：（1）見右圖；
（2）左，增大；
（3）成正比，4.8Ω．
分析：（1）根據(jù)實驗要求，能測多組數(shù)據(jù)，所以電壓表的另一端應與能滑動的導電夾P連接．電流表示數(shù)不變，那么就要求把整條合金絲全部接入電路；
（2）電路要求中說，剛閉合開關時，電壓表示數(shù)為0，所以我們只有把P移動到最左端，使電壓表不測任何一段合金絲兩端的電壓才有可能示數(shù)為0；導線夾越向右移動，所測合金絲兩端的電壓會越大；
（3）因為圖象的特點可以判斷U與L的關系，利用歐姆定律可以求出電阻．
點評：連接電路前一定要看清實驗是否有特殊要求，此題中，要求閉合開關時，電壓表示數(shù)為0，便容易被我們誤解．同時，歐姆定律的熟練運用，從圖象中正確獲取信息是我們解題成功的基礎．