Question

14．如圖所示，在“探究通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，某小組選用兩節(jié)新干電池為電源，規(guī)格為“20Ω 1A”的滑動變阻器等器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：
（1）請根據(jù)圖甲的實(shí)物圖將圖乙的電路圖補(bǔ)充完整；
（2）連接電路時開關(guān)應(yīng)該斷開．閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電壓表無示數(shù)，電流表有示數(shù)但沒超出量程，則產(chǎn)生故障的原因可能是導(dǎo)體電阻短路（選填“斷路”或“短路”）；
（3）排除故障后，閉合開關(guān)，移動滑動變阻器的滑片，若電流表的示數(shù)如圖丙所示，其讀數(shù)為0.3A；
（4）改變滑動變阻器滑片的位置，測得多組對應(yīng)的電壓、電流值，如下表所示，由測得數(shù)據(jù)可知，當(dāng)電阻一定時，導(dǎo)體中的電流與電壓成正比，導(dǎo)體電阻為5.0Ω（結(jié)果保留一位小數(shù)）：

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	1	2	3	4	5	6
電壓U/V	0.6	1.0	1.5	2.0	2.4	2.8
電流I/A	0.12	0.20	0.32	0.38	0.48	0.56

（5）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時，該小組發(fā)現(xiàn)：調(diào)節(jié)滑動變阻器無法使電壓表示數(shù)為0.5V，為了解決這個問題，可采取的方法是減小電源電壓或串聯(lián)一個電阻或換用阻值最大的變阻器等．（寫出一種即可）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)物圖，將電路圖補(bǔ)充完整，把電壓表與定值電阻并聯(lián)；
（2）為保護(hù)電路，連接電路時開關(guān)應(yīng)該斷開；閉合開關(guān)，電流表有示數(shù)，說明電路為通路，由發(fā)現(xiàn)電壓表無示數(shù)分析故障的可能原因可；
（3）根據(jù)圖中電流表小量程讀數(shù)；
（4）根據(jù)歐姆定律I=$\frac{U}{R}$，由表中數(shù)據(jù)分別求出相應(yīng)的電阻大小，為減小誤差，取平均值做為測量的結(jié)果；
（5）調(diào)節(jié)滑動變阻器無法使電壓表示數(shù)為0.5V，即電壓表示數(shù)大于0.5V；
說明電源過高，可適當(dāng)減小電源電壓，據(jù)此分析措施；
根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律和分壓原理確定變阻器至少連入電阻中電阻大小分析．

解答 解：（1）根據(jù)實(shí)物圖，將電路圖補(bǔ)充完整，把電壓表與定值電阻并聯(lián)，如下所示，

（2）連接電路時開關(guān)應(yīng)該斷開；閉合開關(guān)，電流表有示數(shù)但沒超出量程，說明電路為通路，發(fā)現(xiàn)電壓表無示數(shù)則則產(chǎn)生故障的原因可能是導(dǎo)體電阻短路；
（3）排除故障后，閉合開關(guān)，移動滑動變阻器的滑片，若電流表的示數(shù)如圖丙所示，圖中電流表分度值為0.02A，其讀數(shù)為0.3A；
（4）改變滑動變阻器滑片的位置，測得多組對應(yīng)的電壓、電流值，如下表所示，由測得數(shù)據(jù)可知，當(dāng)電阻一定時，導(dǎo)體中的電流與電壓成正比，根據(jù)歐姆定律I=$\frac{U}{R}$，導(dǎo)體電阻：
R=$\frac{U}{I}$，分別將表中對應(yīng)的電壓與電流代入計(jì)算，可得出相應(yīng)的電阻大小分別為：5Ω、5Ω、4.7Ω5.3Ω、5Ω、5Ω，為減小誤差，取平均值做為測量的結(jié)果，待測電阻大�。�
R_測=$\frac{5Ω+5Ω+4.7Ω+5.3Ω+5Ω+5Ω}{6}$=5.0Ω：
（5）研究電流與電阻的關(guān)系時，要控制電壓保持不變，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時，該小組發(fā)現(xiàn)：調(diào)節(jié)滑動變阻器無法使電壓表示數(shù)為0.5V，即電壓表示數(shù)大于0.5V；
說明電源過高，可適當(dāng)減小電源電壓，或在電路中串聯(lián)一個電阻分壓；
根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，變阻器至少分去3V-0.5V=2.5V的電壓時才能達(dá)到目的，即變阻器的電壓至少為定值電阻的$\frac{2.5V}{0.5V}$=5倍，由分壓原理，變阻器連入電路中的電阻至少為5×5Ω=25Ω，而題中變阻器的最大電阻為20Ω，故應(yīng)換用最大阻值至少25Ω的變阻器；
故答案為為：（1）如上圖所示；（2）斷開；短路；（3）0.3；（4）5.0；（5）減小電源電壓或串聯(lián)一個電阻或換用阻值最大的變阻器等．

點(diǎn)評 本題探究通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓的關(guān)系，考查電路的連接、注意事項(xiàng)、故障分析、電流表讀數(shù)、電阻計(jì)算、控制變量法的運(yùn)用、數(shù)據(jù)處理及對實(shí)驗(yàn)器材的要求．